Следящая система

 

СЛЕД5ПЦАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор, выходом соединенный с входом объекта управления, о т л ичающаяся тем, что, с целью повьшения точности системы, она содержит модель системы управления, выход которой соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу модели системы управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

О9> SU Ul) А з р G05B11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2916504/24-24 (22) 23.04.80 (46) 23.09.84 Бюл. У 35 (72) К.Л. Грудев (71) Институт ядерных исследований

АН Украинской CCP (53) 62.50(088.8) (56) 1. Андрейчиков Б.И. Динамическая точность систем программного управления станками. M., "Машиностроение", 1964, с. 229 (прототип). (54)(57) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА содержащая последовательно соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор, выходом соединенный с входом объекта управления, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит модель системы управления, выход которой соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу модели системы управления. 1 1150

Изобретение относится к средствам автоматического управления, а именно к следящим системам, и может быть использовано в измерительной технике, реализующей принцип следящего уравно- вешивания при преобразовании сигналов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является следящая система, содержащая последователь О но соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор, выходом соединенный с входом объекта управления ftj .

Недостатком известной системы яв- 15 ляется ее низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности.

Для достижения поставленной цели следящая система, содержащая последо-20 вательно соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор, выходом соединенный с входом объекта управления, содержит модель системы управления, выход которой 25 соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу модели системы управления.

На фиг. 1 представлена система управления; на фиг..2 эквивалентная щ система управления (другой вариант схемы на фиг. 1).

Система содержит блок 1 сравнения (сумматор), регулятор 2, объект управления, сумматор 4, включенный в основной контур управления, образованный элементами 1 — 3; блок 5 сравнения, элемент 6 связи, сумматор 7, блок 8 сравнения, элемент 9 связи, образующие в совокупности мо- 40 дель системы, причем элементы 8 и 9, в свою очередь, образуют модель системы управления, образованной элементами 5 и 6.

Уравнения элементов изображенной системы имеют вид где (p), P (р), У(р), 8 (р) — изоб- ражения по Лапласу управляющего воздействия, регулируемой величины, входной величины объекта управления, 13 2 ошибки системы (координат системы), соответственно;

2 Р " Р 2 изображение по Лапласу соответствующих координат модели системы;

2(р) Е((р),22(р) редаточные функции соответственно регулятора, объекта управления системы, элементов связи модели системы;

Lq(p), Е2(р) — изображения по

Лапласу возмущений в системе, где

L2(p) учитывает возмущения в модели, приведенные к ее выходу.

Совместным решением системы урав,нений (1) являются зависимости о (Р) (4(Р)+" г(Р) "2(P)k2(P) Z(P)) = (2) (Р) 11+4,(Р) " (P)) (рф+м (р)1 (р) (Р)-((Р)-k>(P) L (P)

8(р) = к

"4 k (p) I i (Р) нк, р1(нкк, рф " к,<р ) х (3)

""z,(pluri

Из зависимостей (2) и (3) следуют

Условия реализации абсолютной инвариантности в системе к, (,1(< кк, (p)T< «,)) = к> (аl (+ " (Р) 1< (р) = О, (.5) выполнение или частичное выполнение которых обуславливает нулевое или близкое к нему значение ошибки системы.

Условие (4) при конечных значениях К .(р) реализуются приближенно

t путем увеличения количества дополнительных контуров обратной связи в модели, а условие (5) связано с созданием в основном контуре управления положительной обратной связи, компенсируемой соответствующим значением корректирующего воздействия, поступающего с модели, обусловленного формированием его путем сравнения со значением сигнала в системе, например, с У(р) (фиг. 1).

Из соотношений (2) и (3) вытекают также следующие свойства системы.

Во-первых, корни характеристического уравнения исходной системы, соответствующие уравнению 1+К (р)К (р)=0 не меняются в соответствии с принципом суперпозиции в результате введения корректирующего воздействия Z (р), поступающего с выхода модели, а к ним

1115013

n — количество контуров обратной связи в исходной системе и модели;

q;(p), Э;(р) — операторные полиномы.

Например, для системы, изображенной на фиг. 1, при реализации усло35 вий эквивалентности К (р) =" К2 (р)

К2(р) передаточная функция по ошибке определяется соотношением

1 где (7) из которого следует, что система в смысле устойчивости сохраняет прежнее качество, обусловленное сохранением корней характеристического уравнения, а ошибка системы уменьшена в 1+К<(р) К,(р) раэ. Это свойство позволяет формировать также элементы модели таким образом, что характерис-.

50 тическое уравнение системы с моделью будет определяться произведением комплексно сопряженных корней, добавляются корни, соответствующие характеристическому уранению модели системы, и это позволяет при устойчивых исходной системе и ее модели уменьшить влияние возмущений в системе и модели без возникновения противоречий между условиями реализации инвариантности и устойчивости.

Во-вторых, структура модели может быть выбрана с учетом реализации 10 конкретной задачи, в частности, при реализации высокой динамической точности воспроизведения быстроизменяющегося управляющего воздействия и наличии сравнительно большой инерционности элементов исходной системы, порядка астатизма. системы и ее модели, которая, в свою очередь, может содержать также модель.

В этом случае передаточная функ- 20 ция по ошибке системы с моделью опре. деляется зависимостью реализация которых, в частности, для системы, изображенной на фиг. 1, при выполнении условий эквивалентности К<(p)=-1, К2(р)=K (p) K<(p) приводит к широкойолостности системы (к уменьшению переходной составляющей ошибки).

Элементы системы по фиг. 2 характеризуется уравнениями в которых обозначения аналогичны обозначениям, приведенньп4Мв (1), а совместное их решение дает соотношения, аналогичные соотношениям (2)-(S).

Очевидно, что возможно совместное включение нескольких моделей в различные точки системы, использующих в качестве результирующих сигналов

6(р), или У(р) и Р (р) (фиг. 1 и 2), при котором результирующая ошибка системы будет существенно уменьшена.

Таким образом, организация.в следящей системе корректирующего воздействия путем подключения выхода введенной в систему ее модели к входу сумматора, включенному в основной контур управления, позволяет повысить точность системы без разделения каналов управления (как в комбинированных системах), при этом не возникают противоречия между условиями реализации устойчивости и инвариантности и расширяются функциональные возможности по сравнению с известной системой, связанные с воэможностью повышения порядка астатизма системы, уменьшением переходной составляющей ошибки, обусловленной возможностью формирования комплексно сопряженных корней в характеристическом уравнении системы, органиэацией следящих систем для управляющих воздействий, характеризуемых существенно положительной обратной связью.

1115013

Составитель А.Лащев

Редактор Т. Кугрышева Техред А.Aн . Корректор М.Шароши

Заказ 6768/33 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4