Нелинейная следящая система

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано для управления объектами с переменными инерционными характеристиками. Целью изобретения является упрощение устройства и, следовательно, повышение его надежности. Цель изобретения достигается за счет упрощения структуры схемы измерения момента инерции и последовательного корректирующего устройства. Для этого в следящую систему вводится эталонная модель в виде апериодического звена, выходной сигнал которой подключен к положительному входу элемента сравнения, к отрицательному входу которого подключен выход датчика скорости. Стабилизация динамических свойств следящей системы обеспечивается с помощью специальной схемы формирования корректирующего сигнала, которая производит подключение выходного сигнала дифференциатора на тех интервалах времени, где знаки сигналов на выходе дифференциатора и элемента сравнения совпадают, и отключение - при несовпадении знаков. Такая структура устройства позволяет обеспечить инвариантность работы следящей системы к вариациям инерционных характеристик объекта. 2 ил.

„,Я0„„1615672 союз советсних со!.!ИАлистических

РЕСПУБЛИК

А1

fg))5 G 05 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

МВ

° Ю

Ме

ГОсудАРст8екныЙ комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР

l (2! ) 4633126/24 24 (22) 06»01.89 (46) 23 ° 12 ° 90, Бюл» У 47 (7l) Дальневосточный политехничес кий институт им»;»»Куйбышева (72):В.Ф Филаретов,:А,-И,Васильев и:А,А,Дыда (53) 62-50(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1142810, кл. G 05 В 13/00, 1985, Авторское свидетельство СССР

Р 1247837, кл» С 65 И ll/00, 1986 ° (54) НЕЛИНЕЙНАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано для управле ния объектами с переменными инерцион ными характеристиками. Целью изобре тения является упрощение устройства и, следовательно, повьппение его надежности, Цель изобретения достига» ется за счет упрощения структуры

Изобретение относится к системам автоматического управления и мол!ет быть использовано для управления объектами с переменными инерционны ми характеристиками.

Целью изобретения является упро» щение и повьппение надежности систе

Bbl »

На фиг. l представлена структурная схема нелинейной следящей системы; на фиг 2 « эквивалентная структурная схема системы.

На фнг.1 и 2 приняты следующие обозначения: Ф gx- сигнал задающего

2 схемы измерения момента инерции и последовательного корректирующего устройства. Для этого в следящую систему вводится эталонная модель в ниде апериодического звена, выходной сигнал которой подключен к положи тельному входу элемента сравнения, к отрицательному входу которого под ключен выход датчика скорости Ста билизация динамических свойств сле дящей системы обеспечивается с помо щью специальной схемы формирования корректирующего сигнала, которая производит подключение выходного сигна ла дифференциатора на тех интервалах времени, где знаки сигналов на выхо де дифференциатора и элемента срав нения совпадают, и отключение при несовпадении знаков. Такая структура устройства позволяет обеспечить ин вариантность работы следящей системы к вариации инерционных характеристик объекта» 2 ил воздействия g - сигнал paccornecosa

Р иия следящей система, К и ф - соот ветственна угол и скорость вращения вала редуктора, U сигнал.управле ния двигателем, !1ч - усиливаемый сигнал, U - сигнал на выходе эта лонной модели; Т - постоянная.вре мени апериодического звена, опреде ляемая конструктивными особенностями слепящей системы, Т - постоянная, времени дифференциатора, постони ная времени двигателя с редуктором и объектом управления, k, k>, i р со отв тственно коэффициейт усиления

1615672

w (p)К (Т„р+1)/(т,р+1) при sign p8- sign (П,-о )

1/(Т рл 1) ) при sign p t ф sign (U М ) е первого усилителя, коэффициент передачи двигателя по напряжению, коэф фициент передачи редуктора.

Нелинейная следящая система содер жит измеритель 1 рассогласования, 5 анериодическое звено 2, сумматор 3, дифференциатор 4, первый умножитель

5, первый усилитель 6, электродвигатель 7 с редуктором, объект 8 управления, датчик 9 положения, датчик 10 скорости, элемент ll сравнения, вто рой усилитель 12, второй умножитель

13 и однополярное реле 14 °

Нелинейная следящая система работает следующим образом

Сигнал g ошибки с измерителя 1 рассогласования после коррекции в блоках 2, 4, 5, 3 через первый уси литель 6 поступает на электродвигатель 7, приводя его вал во вращатель ное движение с направлением и ско ростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U.

Электропривод при работе с различными объектами обладает переменным моментом инерции I, который может ме няться в широких пределах» Это сни жает качественные показатели электДля обеспечения работоспособнос ти системы необходимо выбирать Тк>Т, Принцип работы нелинейной следящей системы поясняется эквивалентной

40 структурной схемой (фиг 2).

Стабилизация передаточных свойств следящей системы объясняется нали чием в системе релейного элемента, обладающего бесконечным коэффициен

45 том усиления, Однако в отличие от известныс схем в предложенной сис теме величина сигнала на выходе ре лейного элемента С не остается по стоянкой, а изменяется в зависимости от производной сигнала рассогласова

Tgр ния С = - — f . .Это обеспечи2(Т р+1) вает более "мягкий" режим работы сис темы,Работа предложенной следящей системы осуществляется в автоколеба тельном режиме, Причем, параметры автоколебаний определяются парамет» рами элементов системы ропривода и часто приводит к неустойчивости его работы. В результате возникает задача обеспечения инвариантности динамических свойств нелинейной следящей системы к изменениям момента инерции нагрузки.

Для стабилизации динамических свойств в систему вводится эталонная модель, включающая блоки 2, 12 ° Настраиваемая часть системы включает регулятор (состоящий нз апериодического 2 звена, дифференциатора 4 с пе редаточной функцией W4(р)=Ткр/(T„ p+ 1), первого умножителя 5, сумматора 3)

У первый усилитель 6 с передаточной функцией WS(p) kq электродвигатель

7, датчик 10 скорости с передаточной функцией Wps (р) р. Передаточную функцию настраиваемой части можно savaсать в виде

W>(p) р(") - 1 „(p)W<(p)W>(p)

О((в

xW< (p) - "W (p) — "— - — —, k -kQ/ip

1о к Тр+1 где И„(р) передаточная функция регулятора, определяемая соотношением

Техникоэкономическим преимуществом данного технического решения по сравнению с прототипом является то, что данное решение позволяет исполь» зовать для реализации регулятора три элемента: первый умножитель 5, одно полярное реле 14 и второй умножитель

13, которые могут быть реализованы на основе интегральных логических элементов и электронного ключа, в то время как в прототипе для этих целей используются: датчик тока, интегратор, делитель и умножитель аналоговых сигналов. Это упрощает структуру устройства и повышает его надежность °

Формула изобретения

Нелинейная следящая система, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, апериодическое звено, сумматор, с вторым

Составитель А.Лащев

Техред М.Дидык Корректор ТаМалец

Редактор.АШандор

ЮЮ ° в

Заказ 3986 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101

5 16 l входом которого через последовательно включенные дифференциатор и первый умножитель соединен выход изме рителя рассогласования, последовательно соединенные первые усилитель и электродвигатель с редуктором, выходной вал которого соединен с объектом управления, датчиком положения, выход которого соединен с входом из мерителя рассогласования, и датчиком скорости, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, 5672 6 к второму входу которого через второй усилитель подключен выход апериодического звена, о т л и ч а ю щ а я;

5 с я тем, что, с целью упрощения и

У Э повышения надежности системы, в нее введены последовательно соединенные второй умножитель и однополярное реле, выходом подключенное к второму входу первого умножителя, первый н второй входы второго умножителя подключены соответственно к выходам элемента сравнения и дифференциатора.