Цифровая самонастраивающаяся система с комбинированным управлением

 

ЦИФРОВАЯ САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА С КОМБИНИРОВАННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ , содержащая лоследовательно соединенные первый, второй сумматоры и исполнительное устройство, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий сумматор, первый вход которого подключен к входу первого регистра памяти и первому входу первого сумматора, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого регистра памяти, четвертый сумматор, первый вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а второй вход - к выходу второго регистра памяти, соединенного входом с выходом третьего сумматора, и пятый сумматор , выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а первый и второй входы - соответственно с выходами первого и второго множительных устройств, первые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого сумматоров , отличающаяся тем, что, с целью повышения точности работы системы, в нее введены три компаратора, два формирователя импульсов , шесть элементов И, два реверсивных счетчика и дье схемы сравнения , причем выход первого компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом первой схемы сравнения, выход второго компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов и первым входом второй схемы сравнения , второй вход которой соединен с первым выходом третьего компаратора и вторым входом первой схемы сравнения, первые входы первого и второго элементов И подключены соответственно к выходам первого и г второго формирователей импульсов, вторые входы первого и второго эле (/) ментов И соединены с вторым выходом третьего компаратора, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с выходом первого элемента И, первые входы пятого и шестого, элементов И соединены с выходом второго элемента И, первый и второй выходы первой схемы сравнения подключены соответственно к вторым входам третьего и четвертого элементов И, первый и второй выходы второй схемы сравнения подключены соответственно к вторым входам пятого и шестого элементов И, первый и второй входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, выходы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, выход первого сумматора соединен с входом третьего компаратора, выходы третьего и четвертого сумматоров подключены соответственно к входам

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPGHONlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) s686815/24-24 (22) 06.01. 84 (46) 23.09.85. Бюл. 1Ф 35 (72) В.д. Лебедев и Б.Е. Морщихин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 853608, кл. G 05 В 13/02, 1981.

Основы проектирования следящих систем. — И.; Машиностроение, 1978, с. 305-307. (54) (57) ЦИФРОВАЯ САИОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕИА С КОИБИНИРОВАННЪ|М УПРАВЛЕНИЕМ, содержащая последовательно соединенные первый, второй сумматоры и исполнительное устройство, выход которого соединен с вторым .входом первого сумматора, третий сумматор, первый вход которого подключен к входу первого регистра памяти и первому входу первого сумматора, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого регистра памяти, четвертый сумматор, первый вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а второй вход — к выходу второго регистра памяти, соединенного входом с выходом третьего сумматора, и пятый сумматор, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а первый и второй входы — соответственно с выходами первого и второго множительных устройств, первые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого сумматоров, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности работы системы, в нее введены три компаратора, два формирователя импульсов, шесть элементов И, два реверсивных счетчика и дье схемы сравнения, причем выход первого компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов и первым входом первой схемы сравнения, выход второго компаратора соединен с входом второго формирователя импульсов и первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего компаратора и вторым входом первой схемы сравнения, первые входы первого и второго элементов И подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей импульсов, .вторые входы первого и второго элементов И соединены с вторым выходом третьего компаратора, первые входы третьего и четвертого элементов И соединены с выходом первого элемента

И, первые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом

1 второго элемента И, первый и второй выходы первой схемы сравнения подключены соответственно к вторым вхо-. дам третьего и четвертого элементов

И, первый и второй выходы второй схемы сравнения подключены соответственно к вторым входам пятого и шестого элементов И, первый и второй входы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, выходы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами второго реверсивного счетчика, выход первого сумматора соединен с входом третьего компаратора, выходы третьего и четвертого сумматоров подключены соответственно к входам

1180842 первого и второго компаратора и соответственно с выходами перл вторые входы первого и второго вого и второго реверсивных счетмножительных устройств соединены чиков.

Изобретение относится к области управления и регулирования, а именно к самонастраивающимся цифровым следящим системам с комбинированным управ- лением, и может. быть использовано в системах автоматического управления.

Цель изобретения — повышение точности работы системы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифровой самонастраи- 10 вающейся системы с комбинированным управлением; на фиг.2 — временные диаграммы работы первых и вторых ком. параторов и формирователей импульсов на фиг.3 — функциональная схема срав- 15 нения знаков.

Система содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, исполнительное устройство 3, третий сумматор 4, первый регистр 5 памяти, четвертый сумматор 20

6, второй регистр 7 памяти, пятый сумматор 8, первое и второе множительные устройства 9 и 10, первый, второй и третий компараторы 11 — 13, первый и второй формирователи импульсов 14 и 15, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 16 — 21, первый и второй реверсивные счетчики 22 и 23,, пер- . вую и вторую схемы 24 и 25 сравнения. З

На фиг. 2 приняты следующие обозначения; 26 — дискретное гармоническое входное воздействие; 27 и 28— диаграммы работы соответственно первого и второго компараторов, 29-30— диаграммы формирования счетного (уз35

K0ro) импульса соответственно первым и вторым формирователями импульсов.

Схема сравнения (фиг.3) содержит первый и второй инверторы 31 и 32 и

40 первый и второй элементы 2И-ИЛИ 33 и 34.

Из теории комбинированных систем ,известно, что полной инвариантности, т.е. полной компенсации ошибки, можно достичь, введя в систему дополни45 тельное входное воздействие через дополнительный канал с передаточной функцией, обратной передаточной функции разомкнутой системы: где 0(Е) — передаточная функция дополнительного канала;

У(Е) — передаточная функция разомкнутой системы.

Однако при практической реализации функции П(Е) часто возникают значительные трудности, в результате чего обеспечить полную компенсацию ошибки не представляется возможным, поэтому чаще всего ставится вопрос о частичной компенсации ошибки системы.

Иа практике ограничиваются введением

D(Z) второго порядка, что равносильно введению в систему первой и второй производных управляющего воздействия, при выборе определенным образом коэффициентов, при которых можно существенно снизить динамическую ошибку при гармоническом входном воздействии. Применение более высокого порядка нецелесообразно, так как приводит к резкому увеличению объема и массы аппаратуры.

Этим объясняется использование в системе с комбинированным управлением сигналов только первой и второй разностей входного воздействия.

Система работает следующим образом.

При поступлении на вход системы дискретного входного воздействия

r(n) вычисляются его первая V r(n) и вторая v r(n) разности. Первая разность . — сложение текущего дискретного входного воздействия r(n), поступающего на первый вход третьего сумматора 4, с его инверсным значением, записанным в первый регистр 5 памяти в предыдущий момент квантогания

r(n-1) и поступающим на второй вход этого сумматора. Для получения на

3 11808 выходе третьего сумматора 4 значения первой разности в прямом коде к полученной сумме прибавляется единица:

Vr(n) = r(n) — r(n-1)

= r(n) + r(n-l) + 1.

Сигнал первой разности поступает на первый вход четвертого сумматора

6,на котором аналогично производится вычисление второй разности V r(n) входного воздействия. Текущее значение сигнала первой разности V r(n) складывается с его инверсным значением в предыдущий момент квантова ния (записанным во втором регистре 7 памяти и поступающим на второй вход четвертого сумматора 6) и единицей:

r r(n) r(r ) — rr(r-i)

= Vr(n) + Ч г(п-1) + 1 20

Полученные значения первой и второй разностей входного воздействия подаются соответственно на множительные устройства 9 и 10, которые 25 производят их умножение на коэффициенты А и В, предварительно установленные соответственно на первом

22 и втором 23 реверсивных счетчиках.

Значения выходных сигналов первого З0

9 и второго 10 множительных устройств

AVr(n) и Вч2 r(n) складываются на пятом сумматоре 8, в результате чего его выходной сигнал Z(n) получается пропорциональным первой и второй раз-З5 ностям входного воздействия:

Z(n) = Avr(n) + Ьч г(п) Первый сумматор 1 вычисляет ошиб- 40 ку X(n) отработки системой входного оздействия, сравнивая значение

r(n) с величиной выходного сигнала исполнительного устройства 3;

Х(п) = r(n) — y(n) .

Полученный результат на втором сумматоре 2 складывается с выходным сигналом Z(n) пятого сумматора 8, 50 поступает на исполнительное устройство 3, где преобразуется, усиливается и отрабатывается. Так осуществляется комбинированное управление системой. 55

Особенностью предлагаемой системы является возможность подстройки коэффициентов А и В из условия до42 4 стижения в системе допустимой ошибки отработки входного воздействия . При поступлении на вход системы дискрет- . ного гармонического воздействия r(n) (кривая 27, фиг.2) вычисляемые его первая V r(n) и втораяр г(п) разности соответственно с третьего 4 и четвертого 6 сумматоров поступают на первый 11 и второй 12 компараторы, которые сравнивают их значения с нулем. Ц периоды дискретности, когда первая V r(n) (вторая.C7 r(n) разность меняет свой знак, выходной сигнал первого 11 (второго 12) компаратора меняет свой уровень (кривая

27 (28), фиг.2), а первый 14 (второй

15) формирователь импульсов при этом вырабатывает счетные импульсы (кривая 29(30), фиг ° 2J, которые подаются на первый вход первого 16 (второго

17) элемента И.На второй вход последнего поступает сигнал с второго ,входа третьего компаратора. 13, анализирующего значение ошибки Х(п). отработки системой входного воздействия, равной нулю в случае нулевой ошибки и единице в случае ошибки, не равной нулю. Во втором случае первый 16 (второй 17) элемент И пропускает счетный импульс от первого 14 (второго 15) формирователя импульсов на первые входы третьего 18 и четвертого

19 (пятого 20 и шестого 21) элементов И. Прохождение счетного импульса через третий 18 или четвертый 19 (пятый 20 или шестой 21) элементы И на соответствующие входы первого 22 (второго 23) реверсивных счетчиков определяется первой 24 (второй 25) схемой сравнения знаков, сравнивающей знаки ошибки X(n) и первой (второй) разности входного сигнала. Совпадение знаков ошибки и первой (второй) разности указывает на недокомпенсацию скоростной составляющей ошибки (составляющей ошибки по ускорению) и требует увеличения коэффициента А (В); несовпадение знаков, наоборот, указывает на перекомпенсацию и требует уменьшения коэффициента А (В).

Схема сравнения при этом работает следующим образом.

Знак ошибки, представляющий знаковый разряд величины ошибки Х(п) и равный единице при положительной, а нулю при отрицательной ошибке, поступает с первого выхода третьего компаратора 13 на первый вход первой

1180842

24 (второй 25) схемы сравнения, на второй вход которой подается выходной сигнал первого 11 (второго 12) компаратора, равный единице при положительном а нулю при отрицательном значении первой (второй) разности входного сигнала. Входной сигнал с первого входа схемы подается на первые входы первого 33 и второго 34 10 элементов 2И-ИЛИ (фиг.3), и вход первого инвертора 31, выходной сигнал которого поступает на третий и четвертый входы соответственно первого

33 и второго 34 элементов 2И-ИЛИ. 15

Входной сигнал с второго входа схемы

24 сравнения подается на второй и третий входы соответственно первого

33 и второго 34 элементов 2И-ИЛИ и на вход второго инвертора 32, выход- 20 нбй сигнал которого поступает на четвертый и второй входы соответственно первого 33 и второго 34 элементов 2И-ИЛИ. В результате такого построения схемы сравнения знаков 25 в случае совпадения знаков ошибки .X(n) и первой (второй) разности входного сигнала (на входах схемы оба сигнала равны нулю или единице) на первом выходе схемы сравнения знаков формируется значение, равное единице, поступающее на второй вход третьего 18 (пятого 20) элемента И.

Счетный импульс проходит через этот элемент на вход "IIpaMoA счет" первого 22 (второго 23) реверсивного счетчика, увеличивая его содержимое на единицу, тем самым увеличивается на единицу коэффициент А (В).

В случае несовпадения знаков ошибки X(n) и первой (второй) разности входного сигнала, на втором выходе схемы 24 сравнения формирует-. ся значение, равное единице, поступающее на второй вход четвертого 19 (шестого 21) элемента И, счетный импульс проходит через этот элемент на вход "Обратный счет", первого 22 (второго 23) реверсивного счетчика, уменьшая его содержимое на единицу, тем самым уменьшается на единицу коэффициент А (В).

Таким образом, в системе производится самонастройка коэффициентов при сигналах первой и второй разностей входного воздействия, направленная на обеспечение высокой точности отработки входного гармонического сигнала в изменяющихся условиях эксплуатации.

1180842

1.1 80842

Фиг.Z

ВНИИПИ Заказ 5922/45. Тираж 862 Подписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4