Следящая система

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при проектировании следящих систем, требукидих оптимрльных по быстродействию переход ных процессов при наличии возмущающих воздействий. Целью изобретения является повышение точности. Для этого в систему включены модель усилителя сигнала рассогласования и корректирующее звено. Введение корректирующего звена, коэффициент передачи которого равен сумме единичного коэффициента передачи модели разомкнутой системы, вход которого соединен с выходом устройства управления, а выход - с вторым входом третьего алгебраического сумматора, позволяет преобразовать сигнал управления, поступающий с устройства управления, так, что действие нулей передаточной функции корректирующего звена компенсирует действие полюсов передаточной функции замкнутой системы, тем самым обеспечивая действие сигнала управления на собственно объект управления. Причем введенная модель усилителя сигнала рассогласования, вход которой; соединен с входом системы, а выход - с первым входом нелинейного звена, позволяет сформировать на выходе нелинейного элемента сигнал, равный сое-, тавляющей ошибки от величины задающего воздействия, но противоположный по знаку, а значит компенсировать на выходе первого сумматора действие величины задающего воздействия на величину сигнала управления. Благодаря этому размыкание контура следящей системы происходит на сигнал управления , влияние задающего воздействия на сигнал управления устраняется, а возмущающее воздействие.при этом действует на замкнутый контур, благодаря чему повышается точность. 4 ил. (П ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1325402

А1 (51)4 G 05 В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР по делАм изоБРетениЙ и 0THpblTHA (21) 3955636/24 — 24 (22) 23.09.85 (46) 23.07.87. Бюл. и 27 (72) Т.В.Бурсова и В.К.Стеклов (53) 62-50(088.8) (56) Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К. Квазиоптимальные следящие системы. — Киев:

Вища школа, 1981, с. 111, рис. 4.4а.

Там же, с. 126, рис. 5.1б.

Бесекерский В.А., Пальтов И.П. и др. Сборник задач по теории...", с. 27, рис. 15а, с. 30, рис. 16б. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при проектировании следящих систем, требующих оптимальныхпо быстродействию переход.ных процессов при наличии возмущающих воздействий. Целью изобретения является повышение точности. Для этого в систему включены модель усилителя сигнала рассогласования и корректирующее звено ° Введение корректирующего звена, коэффициент передачи которого равен сумме единичного коэффициента передачи модели разомкнутой системы, вход которого соединен с выходом устройства управления, а выход — с вторым входом третьего алгебраического сумматора, позволяет преобразовать сигнал управления, поступающий с устройства управления, так, что действие нулей передаточной функции корректирующего звена компенсирует действие полюсов передаточной функции замкнутой системы, тем самым обеспечивая действие сигнала управления на собственно объект управления. Причем введенная модель усилителя сигнала рассогласования, вход которой. соединен с входом системы, а выход — с первым входом нелинейного звена, позволяет сформировать на выходе нелинейного элемента сигнал, равный сос-. тавляющей ошибки от величины задаю- Е щего воздействия, но противоположный у по знаку, а значит компенсировать . на выходе первого сумматора действие ве- С личины задающего воздействия на величину сигнала управления. Благодаря ф этому размыкание контура следящей системы происходит на сигнал управления, влияние задающего воздействия на сигнал управления устраняется, а возмущающее воздействие.при этом действует на замкнутый контур, благодаря чему повьппается точность. 4 ил. 4Р

1325402

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в автоматических следящих системах повышенной точнос5 ти, требующих оптимальных по быстродействию переходных процессов, например, в радиолокационных системах слежения за целью, в системах автоматического управления двИжением судна в режиме ма— неврирования, в системах слежения за положением в робототехнических системах, а также может найти применение при построении быстродействующих систем широкого профиля.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1 представлена блок-схема следящей системы; на фиг.2 — блоксхема блока управления; на фиг.3 и 4блок-схемы блока нелинейности и корректирующего звена.

Следящая система содержит первый 25 блок 1 сравнения, усилитель 2 сигнала рассогласования, первый сумматор 3, усилитель 4 мощности, второй сумматор 5,, исполнительный механизм 6, блок 7 измерения возмущения, модель 8 усилителя сигнала рассогласования., нелинейный блок 9, второй блок 10 сравнения, блок 11 управления, корректирующее звено 12.

Блок 11 управления включает преоб35 разователи 13-16 амплитуды в длительность импульса и сумматор 17. Блок нелинейности (фиг. 3) включает транзисторы 18 и 19, работающие в режиме ключа, операционный усилитель 20, ра- ботающий в режиме повторителя, триггер 21, Корректирующее звено (фиг.4) .включает параллельно-последовательное соединение единичнои связи и звеньев

22-24, являющихся моделями звеньев

2, 4 и 6.

Иодель усилителя сигналя рассогласования представляет собой динамическое звено, воспроизводящее физический

50 процесс, аналогичный с точки зрения динамики системы процессу, происходящему в усилителе 2 сигнала рассогласования, и описываемый передаточной функцией усилителя сигнала рассогла55 сования.

Блок 3 компенсации возмущения представляет собой пропорциональное звено с передато шой функцией К„

Км

Кде где К вЂ” коэффициент наклона механиЛ(ческой характеристики дзига. теля;

К вЂ” коэффициент передачи исполдв нительного двигателя.

Я„„

К

М я 9 и где Я„„— скорость холостого хода двигателя;

М„ — пусковой момент двигателя.

Следящая система работает следующим образом.

Задающее воздействие поступает на первый вход системы — первый вход блока 1 сравнения, где сравнивается с выходом системы — выходом исполнительного механизма б. Реэультат— ошибка следящей системы — поступает через усилитель 2 сигнала рассогласования, сумматор 1, усилителыА мощности, сумматор 5 на управление исполнительным механизмом 6. По второму входу на систему действует возмущающее воздействие, которое через блок 7 измерения возмущения, отражающий оператор связи по возмущающему воздействию, поступает на второй вход сум-. матора 5. Б момент приложения ступенчатого вхоцного воздействия по первому входу системы на выходе блока 11 управления формируется сигнал управления, представляющий собой последовательность импульсов, количество которых определяется порядком системы и наложенными ограничителями, а длительность определяется настройкой преобразователей и является пропорциональной величине входного сигнала.

Блок управления работает следующим образом.

При поступлении положительного скачкообразного входного сигнала на преобразователе 13 появляется импульс положительной полярности амплитудой длительностью, определяемой параметрами настройки я пропорциональной величине входного =игнала, по окончании этого импульса начинается npe\ образование положительного входного сигнала в импульс отрицательной полярности, амплитудой q и длительностью, определяемой параметрами настройки и пропорциональной величине входного сигнала. При поступлении отрицательного скачкообразного сигнала

3. 13254 аналогично работают преобразователи

15 и 16, причем на выходе преобразователя 15 формируется импульс отрицательной полярности, амплитудой а на выходе преобразователя 16

5 импульс положительной полярности.

Сигнал управления поступает на вход блока 9 и является разрешающим для прохождения сигнала с выхода модели 8 усилителя сигнала рассогласования, вследствие чего на первый вход сумматора 10 поступает входной сигнал, преобразованный в соответствии с пе,редаточной функцией модели усилителя сигнала рассогласования.

Нелинейный блок 9:является ключом, работающим при наличии сигнала управления от блока 11 управления, Кроме того, сигнал управления поступает на

20 корректирующее звено 12, передаточная функция которого равна передаточной функции параллельно соединенных звеньев с единичным коэффициентом передачи и с коэффициентом передачи, эквивалентным коэффициенту передачи разомкнутого контура управления, on02 ределяется выражением

W4 1 6 W1 1 ь W2W4W6

?5 Д=Ч . +1,— — — — -+сг — — — ——

1 +Wzwqw 1 + Wzw4W 1+ Wzw wg или

W7W

+. L — — — — ——

+ 1 21"1 Рс — О(+ о(Мр Что(1 + 22 23 24 ))

+ »» 1+ 4

Тогда

1+ Wz2W2sW2p) W W 1? у, 1 + W2WÔW6 1+ Ы2W W,* ! следящих системах робототехнических комплексов, в которых требуется оптимальность по быстродействию, например, в приводах роботов с позиционным управлением, когда необходимо выполнить сложные манипуляционные операции с большим числом точек, позициониро" вание за определенное время, например, при обслуживании одним роботом группы оборудования, в этом случае нагрузочный момент является переменным во времени, что эквивалентно изменяющемуся возмущающему воздействию, или в радиолокационных системах слежения, например, с безредукторным приводом, работающим в условиях внешних возмущений„ например, ветровых нагрузок, когда требуется точность при отслеживании угла цели.

npH W > — WZ» WZz — Wz» 1 23 W » 1 24 6

1 11 1 = q w w + ь--- +ы ы ы

Таким образом, выходной сигнал в переходном режиме формируется действием сигнала управления Ч на собственно объект управления, т.е. на разомкнутый исполнительный механизм, 45 а возмущающее воздействие L при этом действует на замкнутый контур, благодаря чему уменьшается влияние воздействия L на выходную величину р » следовательно, обеспечивается опти- 50 мальный переходной процесс для собственно объекта управления и повышается точность системы, оптимальной по быстродействию, за счет уменьшения ндибо исключения влияния возмущающего воздействия на выходной сигнал. где W — передаточная функция компент сации блока по возмущению.

W

+ Ч

1+ЧЯЧ4уь 1+Wzw4W6 m

Предлагаемое техническое решение может быть использовано, например, в ределяемому как последовательное соединение звеньев 22 — 24, являющихся моделями звеньев 2, 4 и 6, полагая при этом, что сумматоры 1, 3 и 5 имеют единичный коэффициент усиления. Следовательно, сигнал управления, поступающий на второй вход сумматора 3, определяется выражением

8 э Чп Ч т 27 24 2» » где Ы вЂ” входной сигнал, W — передаточная функция звена 8, Х, q„O

9 О, Ч = О, — выходной сигнал устройства

le управления, Х вЂ” выходной сигнал элемента 8.

1 22 1 2» 3 1"4» 1И Ч»

Иг, W,w -пеРедаточные функции элементов 2, 4 и 6 соответственно.

Тогда выходной сигнал системы опФормула изобре тения

Следящая система, содержащая первый блок сравнения, первый вход которого является входом системы, выход подключен к входу усилителя сигнала рассогласования, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через усилитель мощности соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через блок измерения возмущения соединен с вторым входом системы, выход второго сумматора соединен с ис- 10 полнительным механизмом, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения и выходом,.системы, а также блок управления, вход которого соединен с входом системы, вы- 15

iЗ25ч02 6 ход — с первым входом нелинейного блока, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, выходом связанного с вторым входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ а-я с я тем, что, с целью повьппения точности, в нее введенй корректирующее звено и модель усилителя сигнала рассогласования., причем второй вход нелинейного блока через модель усилителя сигнала рассо."ласования соединен с первым входом следящей системы, второй в; од второго блока сравнения через корректирующее звено соединен с выходом блока управления.

1325402

Составитель С.Никишов

ТехРед Л.Сердюкова

Корректор Г.Решетник

Редактор E.Ïàïï

Заказ 3106/41 Тираж 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4