Следящая система

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦЦАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„;SU„„1211690

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиа /

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3772045/24-24 (22) 13.07.84 (46) 15.02.86. Бюп. И - 6 (71) Одесский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72) В.С.Ситников, В.Ф.Миргород, С.Т.Тихончук и И.M.Ãâoçäåâà (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 328427, кл. G 05 В 13/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 662910, кл. G 05 .В 13/02, 1979. (54) (57) 1. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА,со-. держащая измеритель рассогласования, фильтр, усилитель с насыщением, последовательно соединенные регулятор и исполнительный механизм, выход которого соединен с входом измерителя рассогласования, выход которого подключен к входу фильтра, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повьппения точности и помехозащищенности, введены управляемый нелинейный блок, последовательно соединенные интегратор и масштабный блок, выход которого соединен че-. рез усилитель с насыщением с управляющим входом, управляемого нелинейного блока, подключенного выходом к входу регулятора, а входом — к выходу измерителя рассогласования, а вход интегратора соединен с выходом фильтра.

211690

2. Система по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с це- лью повышения точности, управляемый нелинейный блок содержит нульорган, ключ, умножитель, выход которого является выходом управляемого нелинейного блока, вход

/ управляемого нелйнейного блока объединен с выходом умножителя и нуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом ключа, управляющий вход управляемого нелинейного блока через замкнутый контакт ключа связан с вторым входом умножителя, разомкнутый контакт ключа подключен к опорному напряжению.

3. Система по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что управляемый нелинейный блок содержит последовательно соединенные умножитель и второй нелинейный блок, выход которого является выходом управляемого нелинейного блока, вход управляемого нелинейного блока соединен с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к управляющему входу управляемого нелинейного блока.

4. Система по п. 3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что второй нелинейный блок состоит из последовательно соединенных усилителя-инвертора, антилогарифмического усилителя и масштабного блока.

5. Система по и. I, о т л и ч аю щ а я с я тем,ч о, с целью повышения точности отслеживания линейно-растущего сигнала, управляемый нелинейный блок содержит первый и второй умножители, усилитель-инвертор, ключ, нуль-орган, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первый разомкнутый контакт ключа через усилитель-инвертор подключен к.второму разомкнутому контакту ключа, первый замкнутый контакт ключа связан с вторым замкнутым контактом ключа, второй перекидной контакт ключа подсоединен к выходу управляемого нелинейного блока, вход управляемого нелинейного блока объединен с первыми входами первого и второго умножителей, выход второго умножителя соединен с первым перекидным контактом ключа, управляющий вход нелинейного блока объединен с входом нуль-органа и вторым входом первого умножителя, выход которого подключен к второму входу второго умножителя, 10

Изобретение относится к автоматическим следящим системам и предназначено для отслеживания входного полезного сигнала, измеряемого в смеси с помехой переменной интенсивности

Цель изобретения — повышение точ-. ности и помехозащищенности, На фиг; I приведена блок-схема предлагаемой следящей системьц на фиг. 2 — первая реализация управляемого нелинейного блока; на фиг.3 » блок-схема второй реализации управляемого нелинейного блока; на фиг.4 блок-схема второго нелинейного блока; на фиг. 5 — блок-схеМа третьей реализации управляемого нелинейно- . го блока1 на фиг. 6 — функции, реализуемые управляемым нелинейным блоком.

Блок-схема следящей системы содержит измеритель 1 рассогласования, фильтр 2, усилитель 3 с насыщением, регулятор 4, исполнительный механизм

5, управляемый нелинейный блок 6, интегратор 7 и масштабный блок 8.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения, g — - входной сигнал, сигнал помехи; е — сигнал ошибки следящей системы1 х — выход управляемого нелинейного блока, — вы-ход регулятора у — выходной сигнал следящей системы.

Первая реализация управляемого нелинейного блока содержит нуль-ор.ган 9, умножитель 10 ключа 11.

1211690

15 тогда

- - =К U=c

ы= = (6) 25

- = - =с аа dt (2) d =К5У=К h. а

Вторая реализация управляемого нелинейного блока содержит умножитель 12, второй нелинейный блок 13, состоящий из усилителя-инвертора

14, антилогарифмического усилителя 15 и масштабного блока 16.

Третья реализация управляемого нелинейного блока содержит первый и второй умножители 17 и 18, нульорган 19, ключ 20, усилитель-инвертор .21.

Следящая система работает следующим образом.

При отработке входного полезного,,например, линейно растущего с неизвестной скоростью g=ct, измеряемого в смеси с помехой, имеющей . гармонический характер с переменной амплитудой У=А з п, Ь, в следящей системе возникает ошибка слежения е, состоящая из скоростной ошибки и переменной составляю-. щей, имеющей характер помехи

8 =Ь+ А Q < и (с) t + Ч ), (1 ), где Ь=с/К, К вЂ” суммарный коэффициент усиЕ ления системы;

Ае=А(ч)); А, А(ц)) — модуль частотной передаточной функции системы, Ф вЂ” фазовый сдвиг.

В прототипе цепь, содержащая последовательно включенные фильтр, выпрямитель, усилитель с насыщЕнием,, первый нелинейный блок и блок умножения, обеспечивает улучшение динамики переходного процесса следящей системы. Однако эта цепь не позволяет компенсировать скоростную ошибку, так как в установившемся режиме средняя скорость вы ходного сигнала должна быть равна скорости входного сигнала

Иначе известная следящая система выйдет из режима слежения. Но в известной следящей системе средняя скорость выходного сигнала определяется величиной

Поэтому в известной следящей системе невозможно полностью компенсировать скоростную ошибку .

В данном устройстве скорость выходного сигнала следящей системы определяется средним значением выхода регулятора 4 например пропорционального Ц . При несимметричной характеристике управляемого нелинейного блока 6 среднее значение

его выходного сигнала имеет постоянную составляющую даже, если его входной сигнал не имеет постоянной составляющей. Пусть связь между входом и выходом управляемого нелинейного блока 6 имеет вид, представленный на фиг. 6 х=1(е) (4) Х=К(й+ Ае si "(At+9))=x+ A„s;q(u3t+e) (Б)

Таким образом, если обеспечить выполнение следующего равенства: то следящая система за счет включения нелинейного блока (управляемого) в основной контур будет отрабатываться входной сигнал с нулевой средней скоростной ошибкой.

Пусть средняя скоростная ошибка

$80. Тогда на выходе фильтра 2 имеется постоянный сигнал, пропорциональный ее величине. Этот постоянный сигнал поступает на вход интегратора 7i Сигнал выхода интегратора линейно изменяется до тех пор, пока не устанавливается Ь =О. С помощью масштабного блока 8 изменяется масштаб передачи сигнала управляемым нелинейным блоком 6 и функция f(e ) переходит в функцию Г(е) где Ph — масштабный коэффициент.

Этот коэффициент также изменяется до тех пор, пока средняя ошибка не станет равной нулю. При нулевой средней скоростной ошибке выходной сигнал интегратора 6 фиксируется и тем самым фиксируется коэффициентр. В следящей системе устанавливается режим слежения с нулевой средней скоростной ошибкой.

Режим слежения с нулевой средней скоростной ошибкой обусловлен эффектом "выпрямления" переменной составляющей ошибки в цепи регулирования с помощью установленного в этой цепи управляемого нелинейного блока 6 с несимметричной харак1211690

35

x,= j) „«(e)=1(,f (ge)= x, теристикой. При этом величина ошибки 6 не имеет постоянной составляющей (6 =0), но sa счет прохождения переменной составляющей через нелинейный блок 6 с несимметричной характеристикой, на выходе едока 6 сигнал имеет постоянную составляющую х. Так как нелинейная характеристика деформируется по условию полу10 чения нулевой средней ошибки, то величина х пропорциональна скорости входного полезного сигнала в соответствии с соотношением (6).

Пусть амплитуда помехи постоянна А„=сопят, а скорость входного сигнала меняется от С 1 до С (С z >

>С1). При этом в системе возникает скоростная ошибка и включается цепь регулирования масштаба fA. Так как скорость возросла С >С1, то ошибка Ь имеет положительный знак

6)0, поэтому выходной сигнал интег25 ратора 7 будет возрастать и будет увеличиваться ju до нового значения 1Ч . Постоянная составляющая на выходе входного нелинейного блока согласно также возрастает и поэтому растет и скорость исполни-. тельного механизма в силу соотношения (3). Это изменение будет продолжаться до тех пор, пока средняя скорость ошибки не станет равной нулю. При этом выход интегратора 7 фиксирует новое значение пропорциональное P .

Таким образом, достигается цель изобретения» повышение точности следящей системы, так как при изме- 40 ненни скорости входного полезного сигнала средняя скоростная ошибка не изменяется и устанавливается равной нулю.

Пусть теперь изменяется ампли- 45 туда помехи А =jI(Ay< т.е. амплитуда помехи увеличивается в il раз.

При этом изменяется и амплитуда переменной составляющей ошибки и переменной составляющей сиг)(ала регулирования Agz PA .Так как скорость выходного сигнала не доЛжна изменяться, то Х -Х<, т.е. должно выполняться соотношение.

Для переменной составляющей Р это соотношение принимает вид

1 ()А+ "Е1 5 (>" +А1)))) = -.

-3("z<(р +pAg„sit)(<+A1) ) (8)

При увеличении амплитуды помехи сигнала в системе устанавливается новый коэффициент )и из условия обеспечения нулевой средней ошибки, но при этом амплитуда помехи в сигнале управления не меняется.

Поэтому не меняется и амплитуда в выходном сигнале У . Действительно, разложение в ряд Фурье сигнала у, в общем случае дает

)(=So+ Вкз )К,„)t, (9)

К=1 где

27

В,= 1)» f (A +A»» «(«>). u S )) du)t; «a) о 1Г

ll»= 1 )»f(is+A» s «(u)tus))s«êu)td1t о (11)

Сравнения формул (9) и (10) с формулой (7 1 показывает, что если 1А изменяется так, чтобы обеспечить нулевую среднюю ошибку, то это значит, что среднее значение 1(поддерживается постоянным.

Поэтому

zIi

B. Ы/"4f)(A» Р««)н)«)).=ьа»= о п — j) »f(A» ))s «u)t)du)t=l (»s) о

Отс)ода следует, что

B» — 1) У(А»,»(net)s(KVtdat=

1 о

1 П

= ь» = —" ) (»» (А» sinu)t)si«vu)tdMt, ИЬ) т.е. не меняются и амплитуда всех гармоник в выходном сигнале управляемого нелинейного блока 6.

Таким образом, достигается независимость амплитуды колебаний в выходном сигнале следящей системы от изменения амплитуды помехи.

1211690

Фиа2

1211690 фмвб

Тираж 837 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 638/51

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

Сс ставитель П.Кудрявцев

Редактор Ю,Середа Техред С.Мигунова Корректор А.Обручар