Следящая система фомина

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в станках с программным управлением и роботах. Целью изобретения является упрощение системы . Указанная цель достигается благодаря автоматическому управлению ключом, изменяющим структуру системы в ходе переходного процесса, вызванного ступенчатым входным воздействием, таким образом, что начальная часть переходного процесса соответствует работе системы в замкнутом состоянии, а завершающая часть (выбег }- работе системы в разомкнутом состоянии. Управление ключом осуществляется с помощью фиксатора, интегратора и компаратора , подключенных к внутренним точкам системы и соединенных таким образом, что в результате обеспечиваются как соответствие между установившейся - после завершения выбега - выходной величиной системы и величиной входного воздействия (с одновременным снижением колебатель- . ности переходного процесса), так и адаптивность работы системы по отношению к изменению ее параметров и услоовий работы. Система содержит задатчик 1, измеритель рассогласования 2. второе корректирующее устройствоЗ, ключ 4, первое корректирующее устройство 5, исполнительный механизм 6, обьект управления 7. датчик регулируемого параметра 8, формирователь импульсов 9, фиксатор нулевого порядка 10. интегратор 11, компаратор 12. 2 ил. ЈЛ

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

>s G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фю2.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4804691/24 (22) 26.03.90 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (75) В.В.Фомин (56) Э. Джури. Импульсные системы автоматического регулирования, M. Физматгиз, 1963, с. 317, 375, 368, 405, рис. 9.35, 9.36.

2. Авторское свидетельство СССР

Q 1427327, кл. G 05 В 11/01, 1979. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ФОМИНА (57) Изобретение относится к области авто. матики и может быть использовано в станках с программным управлением и роботах.

Целью изобретения является упрощение системы. Указанная цель достигается благодаря автоматическому управлению ключом, изменяющим структуру системы в ходе переходного процесса, вызванного ступенчатым входным воздействйем, таким образом, что начальная часть переходного процесса соответствует работе системы в замкнутом

„„Я „„1798763 А1 состоянии, а завершающая часть ("выбег")— работе системы в разомкнутом состоянии, Управление ключом осуществляется с помощью фиксатора, интегратора и компаратора, подключенных к внутренним точкам системы и соединенных таким образом, что в результате обеспечиваются как соответствие между установившейся — после завершения "выбега" — выходной величиной системы и величиной входного воздействия (с одновременным снижением колебатель. ности переходного процесса), так и адаптивность оаботы системы по отношению к изменению ее параметров и услоовий работы.

Система содержит задатчик 1, измеритель рассогласования 2, второе корректирующее устройство 3, ключ 4, первое корректирующее устройство 5, исполнительный механизм 6, обьект управления 7, датчик регулируемого параметра 8, формирователь импульсов 9, фиксатор нулевого порядка 10, интегратор 11, компаратор 12. 2 ил.

1798763

Изобретение относится к области авто. матики, в частности, к системам управления перемещением.

Целью изобретения является упрощение системы (и, как следствие этого, повышение ее эксплуатационной надежности).

На фиг.1 представлена блок-схема системы; на фиг,2 приведен типичный график изменения во времени сигналов в характерных точках системы.

Действие системы основано на следующих соотношениях. Пусть ступенчатое воздействие появляется на выходе задатчика и на суммирующем входе измерителя рассог- ласования замкнутой (т.е, при замкнутом ключе) системы при t О, а размыкание ключа в ходе соответс.гвующего переходного процесса — при с = т- порождает на выходе разомкнутой системы продолжение этого процесса в виде "выбега", причем продолжительность разомкнутого состояния ключа достаточна для того, чтобы "выбег" успел практически завершиться. Тогда каждому значению длительности замкнутого состояния ключа t может быть поставлено в соответствие установившегося — после завершения "выбега" — значение ууст (т) выходной величины системы у (t). Пусть также

- ключ расположен, например, между выходом блока с передаточной функцией 61(8), на вход которого с выхода измерителя рассогласован11я поступает сигнал рассогласования e1(t), и входом блока с передаточной функцией 62(S), выход которого является выходом системы и соединен с вычитающим входом измерителя рассогласования. Указанные передаточные функции обычно, вопервых, представляют собой отношение полиномов от S, причем степень знаменате-. ля не ниже степени числителя, ео-вторых, содержит множители 01,D2, произведение которых есть доброт>ность системы по скорости D, и, в-третьих, являются сомножителями, образующими передаточную функцию разомкнутой системы G (8). "

Согласно теореме о конечном значении, величина ууст (т) определяется соотношением:

Ууст (t) lim У (t t) = llm 8Е2 (8) 62(83, где Е2 (8) — иэображение по Лапласу сигнала

e2 (t) на выходе ключа, замкнутого в течение времени 7, отсчитываемого от момента начала отработки замкнутой системой единичного ступенчатого входного воздействия, Согласно теореме о свертке в комплексной области (при t - + со в силу однократности замыкания ключа) изображение Е 2 (S) может быть представлено через сумму вычетов 61(S) /S (1+ G (S)3 в полюсах, совпадающих с корнями Sl характеристического уравнения замкнутой системы, следующим образом:

10 и

Es(S) =ZRes (l=1

) х (ю= (После подстановки Е2 (S) и перехода к пределу — в .предположении, что знаменатель 62 (S ) содержит множитель S — соотношение приобретает вид:. ууст(<) =j RE >(, ) 1, „Х

l=1

25 . "Р()

Если представить последние сомножители у всех слагаемых в виде интегралов от exp (Sit) с верхним пределом г и затем сменить месЗО тами операции суммирования и интегрирования, соотношение принимает вид:

fl ууст () = 2 3 :!. пез о Ц=1 (G1 V

0(1+ 1, ) 1/=sl Х х exp(alt)) d c — 1 02 1 61 8

40 где L, — символ обратного преобразования

Лапласа, 45 Это соотношение позволяет непрерывно — в силу эквивалентности т и г — и с упреждением вычислять ууст (r ) в ходе переходного процесса в замкнутой системе, вызванного ступенчатым входным воздей50 ствием, посредством интегрирования сигнала ошибки на входе (или выходе) ключа с одновременным умножением результата интегрирования на коэффициент 02.

8 частном случае, когда вход ключа со% единен непосредственно с выходом измерителя рассогласования (т.е. 6 1(S) = 1, D2=D), зависимость ууст (t ) — как функция тэквивалента увеличенной в 0 раэ скоростной ошибке — как функция t — замкнутой системы, 1798763

В результате для того, чтобы выходная величина системы после размыкания ключа и завершения "выбега" оказалась в точности соответствующей величине входного воздействия, достаточно разомкнуть ключ (и систему в целом) в ходе переходного процесса в момент времени t = определяемый достижением равенства между вычисляемой величиной yycT (t) и начальным значением рассогласования е1(О). Если к тому же

"выбег" имеет монотонный характер. переходный процесс может быть избавлен от колебательности (перерегулирования) при сохранении быстродействия.

Следящая система, блок-схема которой приведена на фиг,1, содержит последовательно соединенные задатчик 1, измеритель рассогласования 2, второе корректирующее устройство 3 (например, предварительный усилитель), управляемый ключ 4, первое корректирующее устройство

5 (например. усилитель мощности), исполнительный механизм 6, объект управления

7 и датчик регулируемого параметра 8, выход которого соединен с вычитающим входом измерителя рассогласования 2. Выход измерителя рассогласования 2 соединен также с входом формирователя импульсов 9 и с информационным входом фиксатора нулевого порядка 10. Выход формирователя 9 соединен с управляющим входом фиксатора и со сбросовым входом интегратора 11, информационный вход которого соединен с информационным входом ключа 4, Выходы фиксатора 10 и интегратора 11 соединены соответственно с опорным и информационным входами компаратора 12, выход которого соединен с управляющим входом ключа 4. Коэффициент передачи интегратора t1 равен коэффициенту передачи совокупности блоков 5,6,7 и 8. Разбиение усилительной части системы на устройства

3 и 5 и, следовательно, их структура и параметры в известной степени произвольны, так как определяются схемотехническим и конструкторским удобствами введения ключа 4, В результате ключ 4 может быть установлен в любой точке системы, начиная от выхода измерителя рассогласования 2 и кончая входом исполнительного механизма

6, с соответствующей корректировкой коэффициента передачи интегратора 11.

Система работает следующим образом.

При полвлении ступенчатого сигнала на выходе задатчика 1 соответствующий сигнал появляется на выходе измерителя рассогласования 2. Фронт этого сигнала преобразуется формирователем 9 в импульсную команду, обеспечивающую запомина10

25 ясь при установившемся значении уу (т), 30 равное е1(0).

Размыкание ключа 4 может быть осуще35 При непрерывном характере изменения входного воздействия его ступенчатал апппосредством установки на суммирующем

40 входе измерителя рассогласования 2 управ45 и

20 ние на выходе фиксатора 10 начального значения сигнала рассогласования е1(О) (прямая 13 на фиг,2) и сброс (обнуление) выходного сигнала интегратора 11. Одновременно ключ 4- если он не замкнут после отработки предыдущего воздействия — переключается в замкнутое состояние сигналом, возникающим на выходе компаратора

12 вследствие изменения сигналов на его входах. Система оказывается замкнутой и начинает отработку входного воздействия (кривая 14 на фиг.2). Одновременно с этим на выходе интегратора 11 формируется нарастающий сигнал (кривая 15 на фиг.2), значение которого при каждом t = r > 0 соответствует величине уу„ (т). Как только сигнал на выходе интегратора 11 сравняется — при t = t1 — с сигналом на выходе фиксатора 10 (точка 16 пересечения прямой 13 и кривой 15 на фиг.2), на выходе компаратора 12 формируется сигнал, изменяющий состояние ключа 4 на противоположное. Ключ

4 (и система в целом) размыкается, и последующее — при t> т — изменение выходной величины системы (кривая 14 на фиг.2) происходит в соответствии с состоянием системы в момент размыкания ключа и со свойствами разомкнутой системы, завершаствлено и в последующие моменты установления равенства сигналов на выходах фиксатора 10 и интегратора 11. роксимация, необходимая для функционирования системы, может быть обеспечена ляемого фиксатора нулевого порядка.

Таким образом, улучшение динамических характеристик системы достигается при существенном упрощении состава системы, связей между ее элементами и алгоритма работы, обеспечивающего дополнительно и адаптивность работы системы по отношению к изменению ее параметров и условий работы.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая компаратор, соединенный опорным входом с выходом фиксатора, информационным входом — с выходом интегратора, а выходом — с управляющим входом ключа, первое корректирующее устройство, подключенное выходом к входу исполнительного механизма, соединенного выходом с входом объекта

7 1798763 - 8

Составитель 8.©омин

Редактор Т.орловская Техред M.Moðãåíòàï Корректор M,Керецман

Заказ 772 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 управления, подключенного через датчик . регулируемого параметра к вычитающему входу измерителя рассогласования, соединенного суммирующим входом с выходом задатчика, а выходом — с входами формиро- .5 вателя импульсов и второго. корректирующего устройства, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы, в ней выход измерителя рассогласования соединен с информационным входом фиксатора, под- 10 ключенного управляющим входом к выходу формирователя импульсов и к входу "Сброс" интегратора, соединенного информационным входом с выходом второго корректирующего устройства *и с информационным входом ключа, подключенного выходом к входу первого корректирующего устройства, причем коэффициент передачи интегратора равен коэффициенту передачи блоков, включенных между выходом ключа и вычитающим входом измерителя рассогласования.