Следящая система

 

Изобретение касается автоматического управления и может быть использовано в широком классе систем слежения и стабилизации инерционных объектов. Цель изобретения - повышение качества регулирования, уменьшение перерегулирования при отработке больших рассогласований. В следящую систему дополнительно введены блок определения модуля скорости объекта и масштабирующий усилитель, выход которого присоединен к одному из входов сумматора блока управления. Сущность изобретения заключается в введении в сумматор блока управления сигнала, пропорционального модулю скорости объекта, что позволяет уменьшить перерегулирование, обусловленное инерционностью звеньев системы при формировании момента силы торможения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (ll) (Д11 4 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,„ (е.—,К АSTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1267355 (21) 4364521 /24-24 (22) 14.01.88 (46) 15.12.89. Бюл. Р 46 (71) Ленинградский механический институт им. 11aршала Советского Союза

Устинона Д..В. (72) Г.Л.Левинзон, Б.Ф.Как аров, Д.В.Иороэ и В. И.Эльстин (53) 62-50(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1267355, кл. G 05 В 11/Ol, 1985. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕ1»А (57) Изобретение касается автоматического управления и может быть использовано в широком классе систем слежения и стабилизации инерционных

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в системах, где наряду с режимом слежения и стабилиэ ации имеется режим программной установки на заданную координату или режим ввода в зону слежения или стабилиэ ации.

Целью изобретения является повышение качества регулирования за счет уменьшения перерегулирования в переходном процессе при отработке следящей системой — больших рассогласований путем учета и компенсации запаздывания, вносимого инерционными звеньями при формировании момента силы торможения.

Иа фиг. 1 и 2 приведена блок-схема предлагаемой следящей системы; на фиг. 3 — закон управления и траекто2 объектов . Цель изобретения — повышение качества регулирования, уменьшение перерегулирования при отработке больших рас со гласов аний. В следящую систему дополнительно введены блок определения модуля скорости объекта и масштабирующий усилитель, выход которого присоединен к одному из входов сумматора блок а управления. Сущность изобретения заключается в введении в сумматор блока управления сигнала, пропорционального модулю скорости объекта, что позволяет уменьшить перерегулирование, обусловленное инерционностью звеньев системы при формировании момента силы торможения.

4 ил. рии движения системы-прототипа, на фиг. 4 — закон управления и траектория движения предлагаемой системы.

Следящая система содержит первьп» сумл»атор 1, корректирующее звено 2, второй сумматор 3, первьп усилитель 4, двигатель 5, объект 6 управления, датчик 7 положения, датчик 8 скорости, ключ 9, блок 10 коммутации, состоящий из п аналоговых ключей 1О

10, блок ll управления, блок 12 выделения модуля ошибки, третий сумматор 13, квадратор 14, второй усилитель 15, релей»»ьп» элемент 16 с зоной нечувствительности, блок 17 выделения модуля скорости и третий усипитель 8.

Вьпод сумматора 1 через нормально замкнутый аналоговый ключ 9 присоединен к входу последовательного корректирующего звена 2, которое может быть

15291 75 например, интегродифференцирующим и состоит из конденсаторов 19 и 20 и резисторов 21 и 22. Параллельно реактивным элементам корректирующего звена 2 — конденсаторам 19 и 20 " вклю5 чены нормально разомкнутые аналоговые ключи 10) и 10 . Выход корректирующего звена подключен к входу сумматора 3.

Сумматор 3 и последовательно соединенные усилитель 4, двигатель 5, объект 6 управления и датчик 8 скорости образуют тахометрический привод слежения эа скоростью, которая задается величиной динамически скорректированной ошибки 9 < . Ошибка О образуется на выходе сумматора 1.как сигнал разности между заданным значением о и положением объекта, определяемым датчиком 7 положения °

Выход сумматора 1 подключен к входу блока 12 выделения модуля ошибки, состоящемую из операционньм усилителей 23 и 24, резисторов 25-27 и диода 28.

Выход датчика 8 скорости подключен к входу квадратора 14, выполненного на аналоговом множительном устройст ве, и входу блока 17 выделения модуля скорости> состоящему из операционных усилителей 29 и 30, резисторов

3! -33 и диода 34.

Устройство i 5 (второй усилитель) установки коэффициента передачи К выполнено на потенциометре, подклю" ченном к выходу квадратора 14, а устройство 18 (третий усилитель) уста новки коэффициента К вЂ” на потенцио2 метре, подключенном к выходу блока

17 выделения модуля ско рости.

Выходы блоков 12, 15 и 18 подсоединены к входу сумматора 13, образованного резисторами 35-38 и операционныч усилителем 39. Релейный эле45 мент 16 с зоной нечувствительности сформирован с помощью реэисторных сумматоров 40-42 и компаратора 43.

Выход компаратора 43 подключен к управляющим входам ключей 9 и 1О.

Че ре з ре э ис тор 41 на вход компаратора 43 подано постоянное напряже- ние смещения 8 ) О, фиксирующее выход компаратора н состоянии логичес-. кого нуля (U = О) при нулевых эначе" ниях выходов устройств 12, )5 и 18, 55 т.е. при 9! = 0 и Q = О. Подача напряжения смещения 8 реализует зону нечувствительности релейного элемента 16 и обеспечивает замкнутое состояние ключа 9 и разомкнутое состояние ключей 10, когда ошибка 9 и скорость (д равны нулю.

11а выходе блока 11 управления формируется логический сигнал

О при 9! +Р> К Я +К (Ql (1) I !От1

К, - — — или К (3)

2И « 1 м (4) K . ь,, где I — момент инерции объекта

И вЂ” максимально развиваемый дви-. гателем тормозной момент;

Яж- максимальная скорость объекта;

От — путь торможения объекта от и, скорости.4) Я„до Q О °

М 1 ь — время перекладки момента разгона на момент торможения.

Оценки входящих в формулы (3) и (4) аргументов ?, М ц, 9;„могут быть как расчетными, так и полученными из э к спе римен тов . а

Следящая система работает следующим образом.

В момент включения независимо от величины начального рассогласования

9, в частности при.0 О, образуется сигнал логического нуля (U О), так как за счет сигнала смещения 8) 0 всегда выполняется условие (1)

l Q l — К, а — К,!у + 6 О.

1 при l8l +БаК,а +К,)Са1, (2) где 9 - сигнал ошибки следящей системы, сформированный на выходе первого сумматора 1;

Я - сигнал скорости объекта на выходе датчика 8 скорости;

К вЂ” коэффициент передачи второго усилителя 15;

К2 — коэффициент передачи третьего усилителя 18;

3) Π— эона нечувствительности релейного элемента 16.

Величина g устанавливается малой, но достаточной для надежного выполнения логического условия (1) в равновесном состоянии системы.

Требуемые величины коэффициентов передачи К> и К устанавливаются экспериментально при регулировке следящей системы. Приближенное значение коэффициентов К и К может бьггь определено иэ, выражений:

5 15291

Таким образом, при включении ключ

9 всегда замкнут, а аналоговые ключи 10»,..., 10> разомкнуты.

При появлении сигнала 9, отличного от нуля, начинается разгон и дви5 жение системы к согласованному положению. уменьшается значение и т увеличивается значение К,Я + К 1у1.

В момент, когда выполняется условие формируется сигнал логической едининицы (U 1), По этому сигналу ключ

9 отключает сигнал 0 от входа корректирующего звена 2, а аналоговые ключи 10,..., 10» включенные параллельно реактивным элементам — конденсаторам 1 9 и 20, быстро разряжают их.

При этом одновременно выставляются нулевые начальные условия корректирующего звена 2, а на выходе последнего и на входе второго сумматора 3 сигнал О х становитсЯ Равным нУлю, 25 тахометрический контур отрицательной обратной связи создает максимальный момент торможения объекта, что приводит к уменьшению значений как (Ql так и (К,Я + К 1Я() . В момент, когда выполняется условие (1), формируется сигнал логического нуля (U О), ключ 9 замыкается, а аналоговые клю— чи 10,..., 1 О размыкаются, при этом восстанавливается исходная структура следящей системы. В этот момент следящая система находится в области малых значений рассогласования И и скорости привода 01, т.е. в окрест- ности линейной зоны. Поэтому при восстановлении контура слежения за положением на входе корректирующего звена образуется малый скачок 0

Следовательно, вызванный скачком 8 и определяемый нулевыми начальными условиями корректирующего звена переходный процесс в. следящей системе имеет показатели качества, соответствующие структуре исходной следящей системы при работе в зоне линейного слежения. записать

50 =43,ь .

Как видно из диаграммы на фиг ° 3

35 при торможении по траектории 44 к ререгулирование 3 по координате О увеличивается на величину 69

5 =д9 +8

Чтобы устранить дополнительное перерегулирование (0 в соответствии с изобретением введена поправка К (Ы!,.

B которой К -, . Соответствующая

45 траектория 44 движения предлагаемой следящей системы и закон управления

45, формируемый блоком 11, показаны на фиг. 4.

Введение в блок управления блока

50 выделения модуля скорости и масштабирующего усилителя позволяет сформировать дополнительный сигнал, пропорциональный абсолютной величине скорости объекта, с помощью которого осуществляется учет и компенсация пе55 ререгулирования, обусловленного инерционностью звеньев при формировании, момента силы торможения. В результате улучшается качестно регулирования (2)

)ol — к,() - к,(yl + Р с о

В режимах функционирования, при которых условие (21 не выполняется, ключ 9 остается замкнутым, а аналоговые ключи 10, . +, 10 д — разомкнутыми. Поэтому динамические свойства следящей системы полностью определяютсяя структурой системы-прото типа.

75 6

Па диаграммах, показанных на фиг. 3 и 4, обозначены: 44 — траек— тория разгона и торможения системы, 45 — функция, определяющая закон уп— равления, формируемый блоком 11, С< момент времени выдачи команды на торможение блоком 11 управления; момент времени, в который закончилась перекладка момента силы с разлгона на торможение; с время перекладки момента силы; Q,, Qt — скорости объекта в моменты времени t< и С ; gQ = G) — И, - приращение скОростм объекта за время ь, ЬД дополнительное пе ререгулиров ание, вы званное конечным значением.

На фиг. 3 изображена траектория движения системы-прототипа.

В момент t блок 11 управления в соответствии с законом управления 45 формирует команду на торможение. Однако эа время перекладки до моменл та t система выбегает на величину

Ь л ав- (Я+ — — )

2 (5) За время перекладки момента силы величина изменения скорости 1 <д =

= 03< — И, мала, поэтому с )-,остаточной точностью вместо выражения 5 можно

1529175

guP2 при отработке системой больших рассогласований.

Формул а изобретения

Следящая система по авт, св.

Р 1267355, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества регулирования эа счет уменьшения перерегулирования в переходном процессе при отработке следящей системой больших рассогласований путем учета и компенсации запаздывания, вносимого инерционными звеньями при формировании момента силы торможения, в блок управления введены последовательно соединенные блок выделения модуля скорости объекта и третий усилитель, через которые вход квадратора соединен с третьим входом третьего сумматора.

Составитель С. Никишов

Редактор А. Лежнина Техред Л. Сердюкова Корректор О.Ципле

Заказ 7640/42 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101