Следящая система для отработки арктангенсной функции

 

и 488223

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.03.73 (21) 1893844/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.75. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 22.04.76 (51) М. Кл. G 06g 7/22

Госудорстееииык коикте

Соеета Мииистров СССР ла делам ктобретаиий и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения А. В. Лавриков, Ю. Ю. Михалевич, Ю. И. Сухов и А. С. Шандрук (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТРАБОТКИ

АРКТАНГEHCHOA ФУНКЦИИ

Изобретение относится к функциональным счетно-решающим следящим системам и может найти применение в бортовых и наземных управляемых визирных системах.

Известна следящая система для отработки арктангенсной функции, содержащая электромеханический интегратор, вход которого связан с первым входом системы, а выход — через линейный вращающийся трансформатор — с статорной обмоткой первого синусно-конусного вращающегося трансформатора (СКВТ), роторная обмотка которого подключена к статорной обмотке второго СКВТ, первый исполнительный двигатель, вход которого через пер- вый усилитель соединен с роторной обмоткой второго СКВТ, а вал — через первый вход дифференциала — с выходным валом следящей системы и роторами первого и второго

СКВТ, первый и второй источники пропорциональных напряжений.

Известная система имеет низкую динамическую и статическую точность.

Предлагаемая система дополнительно содержит третий и четвертый СКВТ, переключающее устройство, сумматор, второй усилитель, второй двигатель, тахогенератор, редуктор и масштабный трансформатор, при этом вал второго двигателя связан со вторым входом дифференциала и валом тахогенератора, а вход — с выходом второго усилителя, вход которого подключен к выходу тахогенератора, ротор четвертого СКВТ непосредственно, а ротор третьего СКВТ вЂ” через редуктор соединены с выходным валом системы, вход мас5 штабного трансформатора подключен к первому входу системы, а выход — к статорной обмотке возбуждения третьего СКВТ и через роторную косинусную обмотку третьего

СКВТ вЂ” к одному из входов сумматора, дру10 гие входы которого подключены к выходу линейного вращающегося трансформатора (ЛВТ) и роторной синусной обмотке четвертого СКВТ, а выход — ко второму входу второго усилителя, выходы первого и второго ис15 точников пропорциональных напряжений соединены со входами переключающего устройства, выход которого подключен к статорной квадратурной обмотке первого СКВТ, управляющий вход — ко второму входу следящей

20 системы, а роторная синусная обмотка первого СКВТ соединена со статорной обмоткой возбуждения четвертого СКВТ.

Наличие дополнительных блоков и связей

25 между ними позволяет значительно повысить динамическую и статическую точность системы, а также улучшить переходные процессы в системе.

Блок-схема предлагаемой следящей систе30 мы представлена на чертеже.

488223

Система содержит электромеханический интегратор 1, источники пропорциональных напряжений 2 и 3, переключающее устройство

4, масштабный трансформатор 5, СКВТ 6 и

7, усилитель 8, двигатель 9, тахогенератор 10, ЛВТ 11, СКВТ 12 и 13, редуктор 14, усилитель 15, двигатель 16, дифференциал 17, сумматор 18.

Следящая система работает следующим образом.

Входной сигнал U® в виде напряжения переменного тока, пропорционального танген1i х циальнойскорости линии визирования поН дается с входа Вх 1 системы на вход электромеханического интегратора 1. Одновременно это же напряжение подается на первичную обмотку масштабного согласующего трансформатора 5. Выход интегратора, поворот вала двигателя, пропорциональный интегралу от входного воздействия или тангенсу заданного значения воспроизводимой функции, передается на ЛВТ 11. Линейный вращающийся трансформатор формирует напряжение, пропорциональное тангенсу. Это напряжение подается на одну из статорных обмоток вращающегося трансформатора 12, с помощью которого решается арктангенсная зависимость. На другую статорную обмотку этого вращающегося трансформатора через переключающее устройство 4 подается одно из двух функционально связанных напряжений. Эти напряжения подбираются при настройке построителя: одно — для режима, в котором максимальная величина функции не превышает 78, другое— для режима, в котором функция меняется до

89 . Оба эти режима характерны для определенных высот полета объекта. Поэтому их переключение осуществляется автоматом высоты. Такое разбиение режимов или изменение масштаба построителя позволяет получить более высокую точность его работы.

Выходной сигнал первого вращающегося трансформатора, снимаемый с косинусной обмотки, после домножения на cos р„осуществляемого с помощью вращающегося трансформатора 13, поступает на вход усилителя

15, управляющего двигателем 16. Этот двигатель вращает нагрузку через механический дифференциал и одновременно разворачивает кинематически связанные с ним роторы вращающихся трансформаторов. Вращение двигателя происходит до тех пор, пока напряжение на входе первого усилителя не станет равным нулю. Пользуясь известной математической зависимостью, реализуемой четырехобмоточным синусно-косинусным вр ащающимся трансформатором, согласно которой на одной роторной обмотке индуцируется напряжение, равное

Ур — К (U„cos р U,, sin ), (1) на другой

U, — Кт (Uñ, sin yâ + Uñ, cos y,), (2) где U„, U<, — напряжения на статорных обмотках; ср, — угол поворота роторного вала

ВТ; К,— коэффициент трансформации ВТ, и приняв Uc, У„К 1ррв,; Uc, —— U,„Ê, причем

К вЂ” — f(H), аналитически сигнал рассогласования, поступающий на вход первого усилителя с косинусной обмотки второго вращающегося трансформатора, можно представить в таком виде

U,„, == (К„(с „К, tg q„cos р,— — У„К, sin р,)) К„соз р,, (3) где К... К,, — коэффициенты трансформации соответствующих ВТ; U„— максимальная величина пропорционального напряжения; Кь

Кг — коэффициенты пропорциональности; рв,, р,— заданное и выходное значения функции.

В момент, когда Ур, — — О, угол поворота ва20 ла двигателя с

q, = arctg с, (4) U„, =К,з1п6, (6) где (7) = р..— р.1

Кз — Кт, Ктт Ка м

35 и так как

lim 6 = lim eâ. — 9в =- 0

t co t oc (8) 40 то

U„, = К,8. (9)

Угловая скорость визирного луча связана с тангенциальной скоростью следующим соот45 ношением

4 = » cosa> (10)

dt Н

Входное воздействие U(f) подается на первичную обмотку согласующего масштабного трансформатора 5, имеющего две вторичных обмотки, Одна вторичная обмотка этого трансформатора включена последовательно с косинусной обмоткой вращающегося трансформатора 7, 55 ротор которого через редуктор 14 р звора- чивается на угол, равный 2 „ другая — к статорной обмотке этого же вращающегося трансформатора. Такое подключение позволяет реализовать математическую зависимость вида

G0 и» (1+ сов 2у,)

" cos ю,=

H Н 2

Выход косинусной обмотки вращающегося трансформатора 7 подключен к выходу сум65 мирующего устройства 18, имеющего два вхо25 U„= Kт Uñ, + Ус, (5)

Из выражения (5) видно, что на второй роторной обмотке моделируется напряжение, пропорциональное секансу угла ср,.

Из выражения (3) после преобразования получим

488223

d6 вхэ (4 + К э

dt где

11 э (Р) = (в. Р. да и трансформаторный выход. На один вход суммирующего устройства подается напряжение, пропорциональное тангенсу заданного значения функции (1д „), снимаемое с ЛВТ

11, на другой — напряжение, пропорциональное тангенсу текущего значения функции, которая получается перемножением величины секансного напряжения, снимаемого с роторной обмотки первого вращающегося трансформатора, на величину синусного напряжения, формируемого вращающимся трансформатором б. Аналитически сигнал рассогласования, поступающий на вход усилителя 8, управляющего исполнительным двигателем 9, охваченным тахометрической обратной связью, можно представить в таком виде вх,: ((тл(с (g Рв, Кт, - сз tg 9в)+ )) (12) где К,„, Ктв — коэффициенты трансформации

ЛВТ и ВТ. Выражение (12) после соответствующих преобразований принимает такой вид где

К К5 — коэффициенты пропорциональности, причем

К4= К6, К5 1 К6 — коэффици1

COS*V, ент пропорциональности.

Таким образом, во втором канале формируется сигнал, пропорциональный ошибке и ее производной. Передаточная функция ошибки системы относительно входного воздействия имеет следующий вид

,э 6 (Р) (! — 1(з (Р) % (Р)) в (p) (1 + W! (p) + К4 2 (Р)1

К„ кп, 1 1 (Р) т >, 1 2(Р) — 1

После подстановки значений W(p) в выражение (14) и коэффициентов, выбор которых осуществлен таким образом, что при 1—

l — К,,Кв, =0 получим (т, Рв+ (1+К,К„, т!) Р+К„+К,К„ 1

Анализ выражения (15) показывает, что в предлагаемом устройстве поставленная цель достигается: система имеет практически астатизм третьего порядка, что обеспечивает вы15

60 сокую динамическую точность, а относительный коэффициент затухания, определяемый выражением

+ К4кв, 1

2 V т, (К„+ К,К„ ) при любом значении добротности обеспечивает апериодический переходный процесс, чем гарантируется высокое качество регулирования.

Предмет изобретения

Следящая система для отработки арктангенсной функции, содержащая электромеханический интегратор, вход которого связан с первым входом системы, а выход — через линейный вращающийся трансформатор — с статорной обмоткой первого синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), роторная обмотка которого подключена к статорной обмотке второго СКВТ, первый исполнительный двигатель, вход которого через первый усилитель соединен с роторной обмоткой второго СКВТ, а вал — через первый вход дифференциала — с выходным валом следящей системы и роторами первого и второго

СКВТ, первый и второй источники пропорциональных напряжений, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамической и статической точности, следящая система содержит третий и четвертый СКВТ, переключающее устройство, сумматор, второн усилитель, второй двигатель, тахогенератор, редуктор и масштабный трансформатор, при этом вал второго двигателя связан со вторым входом дифференциала и валом тахогенератора, а вход — с выходом второго усилителя, вход которого подключен к выходу тахогенератора, ротор четвертого СКВТ непосредственно, а ротор третьего СКВТ через редуктор соединены с выходным валом системы, вход масштабного трансформатора подключен к первому входу системы, а выход — к статорной обмотке возбуждения третьего СКВТ и через роторную косинусную обмотку третьего

СКВТ вЂ” к одному из входов сумматора, другие входы которого подключены к выходу линейного вращающегося трансформатора и роторной синусной обмотке четвертого СКВТ, а выход — ко второму входу второго усилителя, выходы первого и второго источников пропорциональных напряжений соединены со входами переключающего устройства, выход которого подключен к статорной квадратурной обмотке первого СКВТ, управляющий вход— ко второму входу следящей системы, а роторная синусная обмотка первого СКВТ соединена со статорной обмоткой возбуждения четвертого СКВТ.

488223

Составитель 3. Маркова

Техред 3. Тараненко

Корректор В. Брыксина

Редактор Б. Нанкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 663/1 Изд. Ке 2031 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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