Следящаяя система

 

Сеюз Севетскмк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ о1>857926 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 11.10.79 (21) 2830517/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 230881. Бюллетень Н9 31

{51)M К„з

С 05 В 11/01

Государственный коинтет

СССР по делам язобретеняй н открытяя

{53) УДК 62-50 (088.8) с

Дата опубликования описания 23. 08. 81 (72) Авторы изобретения

В.К. Стеклов и Н.В. Градобоева (7! ) Заявитель

Киевский институт автоматики им. ХХУ съ (54) СЛЕДЯЩАЯ CHCTKHA

Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и управлению и может быть использовано при построении следящих систем, подверженных ступенчатым задающим воздействиям, Известны следящие системы, содержащие последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, первый коюту- 0 татор, третий сумматор н формирователь сигнала управления, выход которого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй переключатель соединен со вторым входом третьего сумматора, а через блок главной обратной связисо вторым входом первого сумматора, первый вход которого через последовательно соединенные второе коррек-. тирующее устройство и третий комму- 20 татор соединен со вторым входом второго сувваатора, управляющие входы коммутаторов соединены с соответствующими выходами блока управления, в качестве которого применяются различ-2 ного рода нелинейные корректирующие устройства (1) и (2).

Иввестна также следящая система, которая обладает повышенной точностью в переходных режимах при сту- 30 пенчатом управляющем воздействии и ,работает в широком диапазоне изменения,скачков управления. Эта система содержит последовательно соединенные элемент сравнения, предварительный усилитель, сумматор, исполнительный блок и объект, охваченные цепью единичной обратной связи, причем один из входов элемента сравнения соединен с внешним источником управляющего воздействия, а также устройство управления, первый вход которого также соединен с внешним источником управлякщего воздействия, второй входс выходом элемента сравнения, а выход соединен с вторым входом сумматора.

В состав устройства управления, в свою очередь, входят два мулътивибратора с отрицательным выходные импульсом, блок селекторов и ключ,при этом вход системы через ключ связав с первым входом блока селекторов,че- рез последовательно соединенные мультивибратор с отрицательным выходным импульсом и мультивибратор с ноложителъным выходным импульсом связан со вторым входом блока селекторов, а через другие последовательно соединенные мультивибратор с положительным выходным импульсом и мультивибра857 926 тор с отрицательным выходным импульсом связан с входом (третьим) блока селекторов, выход которого подключен к входу сумматора, а четвертый н пятый входы — к общим клеммам соответствующей пары мультивибраторов, причем вход предварительного усилителя соединен с блоком селекторов через упомянутый ключ f33.

В комбинированных следящих системах обычно дополнительно вводится р связь по управляющему воздействию в виде корректирующего звена, формирующего производные по управляющему воздействию для повышения порядка астатизма системы.

Недостатком известной системы является низкая точность слежения, обусловленная некоторым отклонением параметров переходного процесса от оптимальных вследствие того, что сигналы управления на смежных интерва- 20 лах, которые для сокращения времени переходного процесса должны быть одинаковыми по амплитуде и иметь разные знаки, в действительности будут различаться по абсолютной вели- 25 чине амплитуды, так как результирующий сигнал управления, формируемый на сумматоре, выход которого соединен с исполнительным блоком, представляет собой сумму равных по амплн- ЗО туде, но разных по знаку сигналов с устройства управления н убывающего в период переходного процесса сигнала ошибки с предварительного усилителя. Поскольку эа время переходного процесса знак сигнала ошибки не изменяется, а сигнал управления знакопеременен, получаются различные амплитуды сигнала управления на смежных интервалах.

Кроме того, недостатком укаэанной 40 системы является ограниченная область применения только для систем второго порядка, вследствие наличия в устройстве управления ограниченного числа мультивибраторов и .простой 4j логики управления. При более сложном объекте, когда система регулирования описывается уравнениями более высокого порядка, возможно спроектировать соответствующее устройство управления,jg используя принцип, заложенный в известной системе, однако на практике такая воэможность не реализуется вследствие того, что при этом устройство управления усложнилось бы настолько, что резко снизились бы надежность и помехозащищенность, а следоватвльно, эффект применения такого устройства.

Наиболее близкой по технической сущности является следящая система, содержащая последовательно соединенные эадатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор„ первый коммутатор, третий сумматор и формирователь сигнала управления, выходом соединенный со входом объекта регулирования, выход которого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй коммутатор соединен со вторым входом третьего сумматора, а через блок главной обратной связи — со вторым входом первого сумматора, первый вход которого через второе корректирующее устройство соединен со вторым входом второго сумматора, а.выход через третье корректирующее устройство — с управляющими входами первого и второго коммутаторов (4).

Недостатком известной системы является низкая точность при ступенчатом задающем воздействии, что значительно снижает область ее применения.

Цель изобретения - повышение точности следящей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе второй вход третьего корректирующего устройства соединен с выходом эадатчика, а второй выход — с третьим входом треть-. его сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — блок-схема третьего корректирующего устройства; на фиг. 3 — график выходного сигнала третьего корректирующего устройствау на фиг. 4 — структурная схема системы в установившемся режиме работы.

Система содержит задатчик 1, первый, второй и третий сумматоры

2, 3 и 4, усилитель 5, первый и второй коммутаторы 6 и 7, формирователь

8 сигнала управления, объект 9 регулирования, блок 10 главной обратной связи, первое, второе и третье корректирующие устройства 11,12 и 13, первый, второй, третий и четвертый мультивибраторы 14,15,16 и 17,ключ

18, селектор 19. При этом U — сигнал на выходе 1-го функционального блока.

Третье корректирующее устройство представляет собой нелинейное корректирующее устройство, в состав которого входят мультивибратор 14, генерирующий положительный импульс при положительном скачке сигнала 0 мультивибратор 15, генерирующий отрицательный импульс при отрицательном скачке сигнала U4, мультивибратор 16, генерирующий импульс отрицательной полярности при положительном скачке сигнала U<, мультивибратор 17, генерирующий импульс положительной полярности при отрицательном скачке сигнала U, ключ 18 и селектор 19.

Система работает следующим образом.

При ступенчатом задающем воздействии с задатчика 1 корректирующее устройство 13 генерирует сигнал U в виде импульсов требуемой длительности, который через сумматор 4 и

857926 формирователь 8 сигнала управления поступает на вход объекта управления. Количество импульсов в сигнале О определяется свойствами (порядком) объекта 9, а длительности генерируемых импульсов зависят от величины скачка задающего сигнала

0 . Кроме того, корректирующее уст ройство 13, первый выход которого связан с управляющими входами коммутаторов 6 и 7, генерирует импульсы для управления ими, длительность которых определяется временем переходного процесса. Коэффициенты передачи коммутаторов 6 и 7 зависят от сигнала 0, генерируемого корректирующим устройством 13 на первом выходе

О, 0i

О, Ф О, при U< пр" " з при U<> при U<<

"7 Т-)у (1)

"rr

Wî (S) где W (5) — передаточная функция

В формирователя,8 сигнала управления;

W (S) — передаточная функция объекта 9;

W (S) — передаточная функция корректирующего звена 46

11 в цепи местной обратной связи;

S — оператор Лапласа.

Передаточная функция Ми (5) выбирается таким образом, чтобы оптимигде Ч, W — коэффициенты переда- 25 чи коммутаторов 6 и 7.

Сигнал с первого выхода корректирующего устройства 13, с помощью коммутатора 6 отключает выход сумматора 3 от первого входа сумматора 4 и тем самым исключает влияние сигнала ошибки U на сигнал U„,ò.е. сигнал Ц в на различных интервалах управления станет одинаковым.по амплитуде, что обеспечивает более быстрое окончание переходного процесса в цепи, формирователь 8 сигнала управления, объект 9, корректирующее устройство 11, коммутатор 7 и сумматор 4. 40

При О g ф 0 коммутатор 7 замыкает цепь местной обратной связи и оптимизируемым н предлагаемой системе выступает не замкнутый контур, а формирователь 8 сигнала управления и 4 объект 9, охваченные местной отрицательной обратной связью. Передаточная функция оптимизируемой части определяется выражением зируемая часть с передаточной функцией W (S) была проще с точки зрения достижения оптимальности по быстродействию, т.е. чтобы, корни уравнения

1 + W (S) W> (S) М<< (5) - 0 (2) были отрицательными и большими по ,абсолютной величине. Тогда регулируемая величина Ug быстрее установится в заданное значение., ()=p„+% „е, ())

l Ь1 где )Ь„ — установившееся значение регулируемой величины Ц, п - число корней уравнения (2);

- i ûé корень (отрицательный);

А — i-oe начальное значение.

Иэ выражения (3) видно, что чем больше по абсолютной величине корни

3., тем быстрее U стремится к /,„

Кроме того, оптимизируемая часть с передаточной функцией Wo(S) значительно проще, чем весь замкнутый контур (с предварительным усилителем и сумматором), поэ ому и нелинейное корректирующее устройство 13 получается проще в предлагаемой системе, чем в известной, при высоком порядке уравнения системы за счет уменьшения количества моментов переключения„ а следовательно, и числа генераторов импульсов (например мультивибраторов) корректирующего устройства 13. При медленно меняю щихся управляющих воздействиях g(t) предлагаемая система работает беэ корректирующего. устройства 13, как обычная комбинированная система (фиг.4), обеспечивая высокую точность воспроизведения U< .

Таким образом, в предлагаемой системе исключено влияние сигнала ошибки 02 на сигнал управления 08, что позволяет достичь требуемого переходного процесса с меньшими отклонениями от оптимальности, чем в известной системе, т.е. повысить на 103 точность следящей системы практически любого порядка. Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность системы и ее положительные свойства.

Технико-экономический эффект при использовании предлагаемого технического решения заключается в улучшении качества готовой продукции за счет повышения соответствия характеристик готовой продукции заданным, т.е. эа счет уменьшения количества бракованной продукции.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчьк, 857926

- 9 иа 4

ВНИИПИ Заказ 7241/76 Тираж 940 Подписное фнлиал ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 первый сумматор, усилитель, второй сумматор, первый коммутатор, третий сумматор и формирователь сигнала управления, выходом соединенный со входом объекта регулирования, выход которого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй коммутатор соединен со вторым входом третьего сумматора, а через блок обратной связи — со вторым входом первого сумматора, первый вход которого через второе корректирующее устройство соединен со вторым входом второго сумматора, а выход через третье корректирующее устройство - e управляющими входами первого и второго коммутаторов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в ней второй вход третьего корректирующего устройства соединен с выходом задатчика, а второй выход — с третьим входом третьего сумматора.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 619897, кл. G 05 В 11/01, 1976.

2. Новоселов Б.В. Проектирование кваэиоптимальных следящих систем комбинированного регулирования. M., "Энергия", 1972, с. 118, рис. 3-13.

3. Авторское свидетельство СССР

9 328424, кл . G 05 В 11/12, 1970 .

4. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2602272/18-24, кл. G 05 В 11/01, 1978 (прототип).