Следящая система,квазиоптимальная по быстродействию

 

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, КВАЗЮПТИМАЛЬНАЯ ПО ШСТРОДЕЙСТВМО, содержащая последовательно соединенные первый и второй элемент сравнения, реле реверса и двигатель, который через редуктор соединен -с первьм входом первого элемента сравнения,второй вход которого подключен к выходу задатчика, последовательно соединенные установленный на валу двигателя тахогенератор и выпрямитель, отличающаяся тем, что, с целыо упрощения , повьшения точности и помехоуСтс чивости системы, она содержит последовательно соединенные коммутатор и апериодическое звено первого порядка , выход которого подключен к второму входу второго элемента сравнения, а являющийся инверсньм второй вход к второму выходу коммутатора, соединенного входом и управляющим входом соответственно с выходами выпрямителя и реле реверса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

< 9> <>

4(1 G 05 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

KR ; ц,дч q

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3608502/24-24 (22) 23.06,83 (46) 15.05.85 Бюл. В 18 (72) Б.А.Кудрящов (53) 62. 50 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 585474, кл. G 05. В 11/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 459761, кл. С 05 В 11/16, 1975 (прототнп) . (54) (57) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА, КВАЗИОПТИМАПЬНАЯ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ, содержащая

: последовательно соединенные первый и второй элементы сравнения, реле реверса и двигатель, который через редуктор соединен с нервын входом первого элемента сравнения, второй вход ко-. торого подключен к выходу задатчика, последовательно соединенные установленный на валу двигателя тахогенератор и выпрямитель, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью упрощения, повниения точности и помехоустойчивости системы, она содержит последовательно соединенные коммутатор и апернодическое звено первого порядка, выход которого подключен к второ,му входу второго элемента сравнения, а являющийся инверсным второй вход « к второму выходу коммутатора, соеди" ненного входом и управляющим входом соответственно с выходами выпрямите" ля и реле реверса.

1155996

Изобретение относится к систеиаи автоматического управления и может быть использовано в автоиатических приборах, автоматизированном электроприводе, при измерении, контроле и регулировании различных параметров, в станках с програимным управлением, работотехнических комплексах и т.д.

Известна следящая система, оптимальная по быстродействию (Ц . 10

Недостатками этой системы являются наличие статической ошибки вследствие включения в прямой канал порогового элемента с зоной нечувствительности и сложность как всей систе-д

wa.s целом,,так и блока задания программы, реализующего нелинейную функцюо переключения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является сле-2п дящая система, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, выпрямитель, релейный элемент, первый блок умножения и двигатель, который через редуктор соединен с эле- 25 ментом сравнения, соединенный с валом двигателя тахогенератор, выход которого через выпрямитель и нелинейный элемент подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения через реле, а выход - с вторьм входом первого блока умножения через реле реверса, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения 523 .

Недостатком указанной системы является ее сложность, так как для реализации оптимального закона управления используются тахогенератор выэ 46 прямитель, два блока умножения, реле, реле реверса, выполняющее также фуикции элемента сравнения, и нелинейный элемент. Кроме того, система имеет низкую устойчивость к поиехаи в цепи скоростной обратной связи, поскольку

4$ сигнал тахогенератора поступает на реле реверса через безынерционные элементы.

Цель изобретения — упрощение и повниение точности и помехоустойчивос39 ти следящей системы.

Поставленная цель достигается тем, что.в систему, содержащую последовательно соединенные первый и второй элементы сравнения, реле реверса и двигатель, который через редуктор соединен с первым входом первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика, последовательно соединенные установленный на валу двигателя тахогенератор и выпрямитель, дополнительно введены последовательно соединенные коммутатор и апериодическое звено первого порядка, выход которого подключен к второму входу второго элемента сравнения, а являющийся инверсным второй вход — к второму выходу коммутатора, соединенным входом и управляющим входои соответственно с выходами выпрямителя и реле реверса.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой следящей системы; на

4wr. 2 - принципиальная схема коммутатора и апериодического звена; на фиг. 3 — структурная схема системы; на фнг.. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу следящей системы.

Блок-схема системы содержит элементы сравнения 1 и 2, реле реверса 3, двигатель 4, редуктор 5, тахогенератор 6, выпрямитель 7, коммутатор 8, апериодическое звено первого порядка 9, резисторы 10 — 12, конденсаторы 13-14, ключи 15 и 16, управляемые напряжением, инвертор 17, операционный усилитель 18.

На чертежах обозначено: 0 - задающее воздействие, 4 - сигнал рассогласования, 0"- выходной сигнал

j-ro функционального элемента, текущее время.

Элемент сравнения 1 определяет разность между задающим воздействием и значением выходной координаты. Элемент сравнения 2 определяет разность между сигналом рассогласования и сигналои нелинейной обратной связи по скорости. Реле реверса 3 вырабатыва- . ет напряжение управления двигателем

4 по выраженно U sign 0г °

Двигатель 4. в первом приближении ююеет передаточную функцию по скорости

®($) w

1+(c >

°, где Кд - коэффициент передачи двигателя 4;

Т,„ " электромеханическая постоянная вреиени двигателя 4 с учетои редуктора 5 и нагрузки;

8 " оператор Лапласа.

Если ключ К1 замкнут (П =1), а ключ К2 разомкнут, то передаточная функция коииутатора 8 и апериодического звена 9 имеет вид е

О9 ((1) ц . (6) 1+ТБ а0 где ТС1. Rt выбирается равной 0,5 Т .

Если же ключ К! разомкнут (u =-1), ключ К2 разомкнут, то передаточная функция примет вид 1 (5>

0 (6) TS (2) Формулы (1) и (2) иожно записать

$0 одню4 выражением (с учетом значений йз) ,w(s) ", .e.

1 (3)

Таким образом устройство, принципиальная схеиа которого приведена на

3 1155

Коимутатор 8 и апериодическое эве= но первого порядка 9 построены на основе операционного усилителя 18, инвертирующий вход которого соединен с первым входом коммутатора 8 через первый резистор 10, а со своим выходом и выходом апериодического звена 9 — через паралельно соединенные второй резистор 11 и первый конденсатор .13, неинвертирующий же вход 10 соединен с aepsbw входом коммутатора

8 через последовательно соединенные третий резистор 12 и первый ключ 15, а с виной корпуса — через второй конденсатор 14, причем общая точка тре- fS тьего резистора 12 и первого ключа

15 соединена с шиной корпуса через второй ключ 16; второй вход коммутатора 8 соединен с управляющими входами первого ключа 15 непосредственно, 20 а второго ключа tá — через инвертор 17, Величина емкости конденсаторов 13 и 14 выбирается одинаковой С1 С2, величина сопротивлений резисторов 10 25 и 11 — также равной R1=R2, а резистора .12 R3=0,5 Rt. Ключ !5 (16) замкнут, если на его управляющий вход подан сигнал, равный 1, и разомкнут, если— минус 1 . Инвертор 17 реализует функ-З0 u„„- -u„, Ф

996 4 фиг. 2, выполняет функции коммутатора 8 и апериодического звена первого порядка 9.

Следящая система в целом имеет структурную схему, приведенную на фиг. 3.

Сигнал управления 0 в предлагаемой следящей системе определяется выражением а ((, = u = 51 в ((Lj -e) - — Ы%п j где О и GO — значения регулируемой координаты и ее скорости.

Система работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии система находится в режиме высокочастотных колебаний вблизи положения рав-, новесия (амплнтуда и частота этих колебаний определяется малыми постоянными времени звеньев следящей системы). На вход системы -поступает сту" пенчатое задающее воздействие 1 1Я в момент времени -,. На вход двигателя 4 с выхода реле реверса 3 подается управляющий сигнал 0 =! и начинается разгон двигателя по закону

Ы 1-е . Выходной сигнал тахогенератора 6, пропорциональный ч, через выпрямитель 7 и коимутатор 8 поступает на вход апериодического звена 9, на выходе которого формируется сигнал

О = — Ю = — {t-Bee

Я

Т

При этом сигнал j3 =- LI --g — ру на

Ъ входе реле реверса 3, уменьшаясь, остается положительным. В момент вре,мени 1., сигнал становится равным нулю н снстеиа переходит в скользящий

-режим, при котором скорость двигателя 4 уменьшается. Среднее значение

У =О, и движение происходит по эакоцф? ,ну H=u - —, близкому к оптимальному.

В момент времени (система приходит в согласованное состояние, и вновь начинается режим высокочастотных автоколебаний вблизи положения равновесия.

Таким образом, предлагаемая следящая система, .кваэиоптнмальная по быстродействию, строится.на основе апериодического звена первого порядка, включаемого в цепь обратной свяэн по скорости двигателя, чем и достнга«

1155996 ется упрощение системы. Кроме того, включение апериодического звена в цепь обратной связи (вместо безынерционного нелинейного элемента) значительно повышает пОмехоустойчивость 3 системы за счет фильтрации помех выходного сигнала тахогенератора. Повышение точности достигается исключением зоны нечувствительности следящей системы, тем самым устраняется статическая ошибка.

1155996

Составитель В. Еузяя

Редактор K. Волопас Техред Л.Иикея 3Ърректор Г. Реветаяк

Закаэ 3142/42 Тярая 863 Иодяясяое

ВЯИИПИ Государствеяяого комятета СССР ао делан иэобретекяя и открытяй

113035 ° Москва, 3-35 Ра кав яаб 4/5 е уяс

° 1

Филиал ИПН "Патеят", г.уягород, ул.Проеятяам, 4