Комбинированная следящая система

 

67409

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советскиз

Социзлистическик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.IV.1971 (№ 1641707/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.1.1973. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.1П.1973

Кл. G 05Ь 11,/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

ДК 621.316.71(088.8) Авторы изобретения

В. К. Стеклов и В. И. Скрыпник

Заявитель

КОМБИНИРОВАННАЯ СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА

1„,„„= № f(H(t)j dt, о

Изобретение может быть использовано для наведения объектов при ступенчатых управляющих воздействиях, обеспечивая минимальное квадратичное значение ошибки с учетом ограничений значения регулируемой величины.

Известны комбинированные следящие системы, содержащие замкнутый контур регулирования из последовательно соединенных элемента сравнения, усилителя, сумматора, двигателя и объекта регулирования и разомкнутый контур из двух последовательно соединенных дифференцирующих звеньев.

Такие системы обеспечивают минимальное квадратичное значение ошибки при ступенчатых входных воздействиях, не превышающих некоторой величины, при которой возникает режим насыщения тех или иных элементов системы.

Предлагаемая комбинированная следящая система отличается от известной тем, что содержит квадратор, ключевое устройство, первый и второй нелинейные блоки, соединенные выходами с входами сумматора, при этом первые входы нелинейных блоков связаны с входом системы через последовательно соединенные квадратор и ключевое устройство, а вторые входы нелинейных блоков подключены соответственно к выходам дифференцирующих звеньев.

Это позволяет получить минимальную квадратичную интегральную ошибку следящей системы при ограничении квадратичного интегрального значения регулируемой величины и при любых изменениях амплитуды управляющего скачкообразного входного воздействия.

На фиг. 1 изображена структурная схема комбинированной системы, на фиг. 2 — графики изменения квадратичной интегральной ошибки при различных насыщениях.

Комбинированная следящая система содержит элемент 1 сравнения, усилитель 2, сумматор 8, двигатель 4, объект 5 регулирования, ключевое устройство 6, квадратор 7 пер15 вое дифференцирующее звено 8, второе дифференцирующее звено 9, первый нелинейный блок 10, второй нелинейный блок 11.

Поскольку работа следящей системы, состоящей из замкнутого контура (без разомкнутого контура) общеизвестна, ниже поясняются особенности выбора параметров и работы разомкнутого контура.

Система предназначена для воспроизведения ступенчатого управляющего воздействия с минимальной квадратичной интегральной ошибкой I 8:

367409

1, = N j()" (t))*dt(Q„

О или

N Q (Q„ где г (t) dto или

З0

40 полученной с площадью двух дифференцирующих звеньев 4 и 5.

Аналогичен по виду (фиг. 2,а) график изменения — = f (т2) .

1

Как видно из фиг. 2, а, оптимальное зна3 где 6(/) =а(1) — Р(/) — ошибка системы;

Л1 — амплитуда скачка; а (1) — управляющее воздействие;

P(t) — регулируемая величина.

При этом на квадратичное интегральное значение ускорения 1 наложено ограничение: †ускорен регулируемой величины;

Qo — величина ограничения ускорения при а(1) =

=1(t), Q=Qo при

N= l.

Как известно, разомкнутый контур регулирования позволяет дополнительно уменьшить ошибку. Параметры связи для линейной системы определяются из решения уравнения:

=0, д ; где т — параметры связи по управляющему воздействию (i= 1, 2, ...).

Для системы с ограничением ускорения регулируемой величины параметры связи,т;, минимизирующие квадратичную интегральную ошибку определяются из уравнения: д (1+ р13") д-.-1 где р — множитель Лагранжа.

Если 1 — интегральная квадратичная ошибка комбинированной системы при ограничении Q на величину квадратичного интегрального ускорения, а 1 — значение интегральной квадратичнои ошибки системы без связи (т> — — т2 — — 0), то график изменения отношения — =,((т ) при различных величинах ограни6

1 чения ускорения приведен на фиг. 2, а. Здесь 2,,,,,,, — оптимальные значения параметра ть связи по управляющему воздействию с передаточной функцией у () .ЙР +. Р

4Р + diP + do

60 чение параметра т а следовательно, параметра т2, зависит от величины ограничения Q.

При увеличении Q оптимальное значение т (а также т ) увеличивается и уменьшается в противном случае, 2о (" Зэ(4о ф

В свою очередь величина учитываемого ограничения зависит от амплитуды управляющего воздействия. График этой зависимости показан на фиг. 2,б. При N=l ограничение

Q=Qo, где Qo — заданная величина ограничения ускорения P" (t).

При N)1 учитываемая величина ограничения уменьшается:

Q, = QN* = const.

Следовательно, при изменении амплитуды скачка управляющего воздействия величины

Q учитываемого ограничения тоже меняется, поэтому необходимо менять настройку параметра в т и т по управляющему воздействию.

В предлагаемой системе такая подстройка параметров т и т связи по управляющему воздействию осуществляется с помощью двух нелинейных блоков 10.и 11, изменяющих свои коэффициенты усиления в зависимости от величины квадрата амплитуды управляющего воздействия Ю, поступающей с квадратора 7.

Для того, чтобы фиксировать только амплитуду скачка управляющего воздействия во время переходного процесса при любом начальном положениями управляющего вала, применяется ключевое устройство 6.

Система работает в широком диапазоне амплитуд управляющего воздействия, обеспечивая минимум квадратичной интегральной ошибки.

Предмет изобретения

Комбинированная следящая система, содержащая замкнутый контур регулирования из последовательно соединенных элемента сравнения, усилителя, сумматора, двигателя и объекта регулирования и разомкнутый контур регулирования из последовательно соединенных первого и второго дифференцирующих звеньев, причем вход первого дифференцирующего звена подключен к входу системы, отличаюш,аяся тем, что, с целью повышения точности системы при ступенчатых управляющих воздействиях, она содержит квадратор, ключевое устройство, первый и второй нелинейные блоки, соединенные выходами с входами сумматора, при этом первые входы нелинейных блоков связаны с входом системы через последовательно соединенные квадратор и ключевое устройство, а вторые входы нелинейных блоков подключены соответственно к выходам дифференцирующих звеньев.

367409 выг. 1

72 44 1Ф

Фиг 2

Редактор И. Орлова

Заказ 605/11 Изд. М 1162 Тираж 780 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., a. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

4 а

Составитель 3. Маркова

Техред Л. Грачева Корректоры: М. Коробова и А. Николаева