Следящая система

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Советских

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04 Ч11!.1965 (№ 1020995/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет, Опубликовано 13.Ч11,1967. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 8.1Х.1967

Кл. 21с, 46/50

МПК G 051

УД К 621-503.53 (088.8) Комитет по делам ноабретеннй н откритнй прн Совете Министров

СССР

Авторы изобре1ения

В. С. Чернов и С. Е. Здор

ПАТЕи, ЫЬ 111д А

Заявитель

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Известны следящие системы автоматического регулирования, имеющие ошибку в установившемся режиме при синусоидальном внешнем воздействии. Эти системы содержат чувствительный элемент, усилитель и исполнительное устройство.

Предлагаемая следящая система позволяет ликвидировать установившуюся ошибку при синусоидальном внешнем воздействии фиксированной частоты. Для этого в нее включен консервативный фильтр, настроенный на частоту внешнего воздействия. Вход фильтра соединен с выходом усилителя, а выход — со входом исполнительного устройства.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема следящей системы; на фиг. 2 — структурная схема консервативного фильтра; на фиг. 3— принципиальная схема звена в обратной связи консервативного фильтра.

Следящая система содержит чувствительный элемент 1, усилительно-преобразовательный элемент 2 с передаточной функцией W<(S), консервативный фильтр 3 с передаточной функцией Ж (8), исполнительный элемент 4 с передаточной функцией W,.(S), интегрирующий усилитель 5 с передаточной функцией

W:(S)=K.- и звено 6 в обратной связи

Т 8+1 (у6 + 1) с передаточной функцией W (S) =

У с8+ 1

На вход системы, на чувствительный элемент 1 поступают управляющий сигнал g (t) и сигнал обратной связи х (t). Разность этих сигналов, сигнал ошибки е (1), поступает на усилительно-преобразовательный элемент 2, затем — на консервативный фильтр 3 и исполнительный элемент 4. Исполнительный элемент воздействует на выходную координату системы х (1) таким образом, чтобы умень1р шился сигнал ошибки.

Отсутствие ошибки при синусоидальном воздействии в предлагаемой следящей системе основано на следующем.

Если Лапласово изображение входного сиг15 нала имеет полюсы, содержащиеся среди полюсов передаточной функции разомкнутой системы автоматического регулирования, то в установившемся режиме ошибка замкнутой системы при воспроизведении (отработке) этого воздействия тождественно равна нулю.

В предложенном устройстве в прямую цепь системы регулирования введен специальный консервативный фильтр 8. Полюсы передаточной функции фильтра расположены на мнимой оси комплексной плоскости S, т. е. фильтр представляет собой генератор некоторой частоты — и/,.

Передаточная функция консервативного звеЗр на имеет вид:

199234 (8) 10

S=I/и> $2 + о>

20 (9) 1С5 — 2 д

)ГЗ

Т5 у д } т,— У3

<Од

3 где F — декремент затухания (в рассматриваемом случае (5 )1).

Сам фильтр построен следующим образом.

Интегрирующий усилитель с передаточной функцией

+5 () 5 (2) охвачен отрицательной обратной связью через неминимально фазовое звено б с передаточной функцией

+5(S) (з)

Постоянная времени этого звена в обратной связи определяется соотношением

Т =КС, (4) где Р— сопротивление в омах;

С вЂ” емкость в фарадах.

Чтобы передаточная функция фильтра имела вид (1), необходимо выполнение следующих соотношений: где од — частота настройки консервативного фильтра (резонансная частота).

При выполнении соотношений (5) передаточная функция фильтра становится тождественно равной передаточной функции (1) требуемого консервативного фильтра.

Фазовый сдвиг сигнала на частотах а ((ад и а )) а практически равен нулю. На частотах, близких, но меньших юд, сдвиг положителен, на частотах, близких, но больших ад, отрицателен, на частоте в=од он изменяется на величину и.

Амплитудная частотная характеристика фильтра имеет разрыв на частоте к=<о .

Следует отметить, что резонансная частота фильтра (ьд) должна лежать в пределах полосы пропускания следящей системы, т. е.

<р (а„где о, — частота среза амплитудночастотной логарифмической характеристики разомкнутой системы регулирования. Максимальная частота внешнего воздействия, на которую может быть настроен консервативный фильтр, определяется необходимой величиной запаса по фазе на частоте среза амплитудно.частотной характеристики разомкнутой системы.

Рассмотрим передаточные функции следящей системы (фиг. 1).

Передаточная функция ошибки:

Е(5) = (6)

6 (S) 1+ 11 1 (S) W5 (S) W5 (S) ) .4

Пусть входной сигнал следящей системы будет:

g (t) =-а sill кд t, (7) где а — амплитуда;

5 в5 — резонансная частота консервативного фильтра.

Изображение входного сигнала: () —,, у

В этом случае ошибка системы в установившемся режиме при воздействии (7) должна быть тождественно равна нулю, поскольку передаточная функция разомкнутой следящей

15 системы содержит полюсы, равные полюсам воздействия (Sl,z = + (16 ) . Действительно, передаточная функция ошибки (б) на частоте в=ад тождественно равна нулю, так как а передаточная функция замкнутой следящей системы: по той же причине (9).

Таким образом, следящая система (фиг, 1) абсолютно точно воспроизводит входной сигнал (7) .

Рассмотрим действле на следящую систему (фиг. 1) синусоидального возмущения:

f (t) =b sin вд t. (1 >) Изооражение возмущения соответственно запишется:

r(S) = (12)

Пусть далее передаточная функция исполнительного элемента по возмущению будет

%2 (S). Тогда передаточная функция замкну45 той следящей системы по отношению к возмущающему воздействию примет вид:

W (S)

1+ 1 1 1 2 1 д

На частоте ь= од передаточная функция

Ф (S) тождественно равна нулю, что следует из (11) и (13) .

Таким образом, следящая система не имеет

55 ошибки в установившемся режиме при синусоидальном внешнем воздействии частоты ю .

Предмет изобретения

60 Следящая система без установившейся ошибки при синусоидальном внешнем воздействии фиксированной частоты, содержащая чувствительный элемент, усилитель и исполнительное устройство, отличающаяся тем, что, с

65 целью повышения точности системы, в ней ус199234

5 Фиг. 1

Составитель И. Н. Шувалова

Редактор Б. Б. Федотов Техред Л. Я. Бриклер Коррскторы: А. А. Король

С, А. Башлыкова

Заказ 2814/11 Тираж 535 Поппи ное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 тановлен консервативный фильтр, настроенный на частоту внешнего воздействия, вход котом рого соединен с выходом усилителя, а выход— со входом исполнительного устройства.