Релейная следящая система

 

Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике и может найти применение при управлении широким классом объектов. Целью изобретения по п. 1 формулы изобретения является повьппение быстродействия и точности системы. Поставленная цель достигается за счет того , что в системе сравнивают заданное и фактическое значение регулируемого параметра. Определяют модуль и знак сигнала рассогласования. Модуль сигнала рассогласования алгебраически суммируют с двумя сигналами, которые формируются путем умножения модуля скорости вращения вала исполнительного двигателя на разные масштабные коэффициенты, причем суммировзкие. второго сигнала производится только в тех случаях, когда суммарный сигнал меньше нуля. Как только суммарный сигнал становится больше нуля, он умножается на знак сигнала рассогласования и поступает на вход двигателя, вызывая изменение фактического значения регулируемого параметра . Целью изобретения по п. 2 формулы изобретения является уменьшение энергоемкости системы и дополнительное повьш1ение ее быстродействия. Эта цель достигается за счет того, что в системе осуществляют дополнительное алгебраическое суммирование сигнала рассогласования с двумя сигналами, которые формируются путем умножения скорости вращения вала на разные мае штабные коэффициенты. Сравниваются знаки сигнала рассогласования и результирующего сигнала дополнительного суммирования. В зависимости от результатов сравнения меняется знак модуля сигнала рассогласования при основном суммировании. Кроме того, подключение второго сигнала при основном и при дополнительном суммированиях осуществляют в зависимости от результатов основного суммирования и от результатов сравнения знаков сигнала рассогласования и сигнала , полученного при дополнительном суммировании, а положительный суммарный сигнал, полученный при основном суммировании, умножают на знак сигнала, полученного при дополнительном суммировании, и результирующий сигнал подают на двигатель. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. S (Л со со со О) со О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИИХ

РЕСПУБЛИК

А1 ивЯ (в 1 3 9 9 (50 4 G 05 В 11/10

gQPs w е

Il3 „

БИБГ;ь."» r,=;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4156252/24-24; 4156256/24-24 (22) 04.12 ° 86 (46) 30.05.88. Бюл. Р 20 (72) В.Е.Григорьев, А.Г.Куличенко, Т.А. Куличенко, С.Д.Негробов и В.В.Петренко (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 483650, кл. G 05 В 11/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1223205, кл. G 05 В 11/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР

9 565280, кл. G 05 В 11/10, 1974 (54) РЕЛЕЙНАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к радиотехнике и вычислительной технике и может найти применение при управлении широким классом объектов. Целью изобретения по п. 1 формулы изобретения является повышение быстродействия и точности системы. Поставленная цель достигается эа счет того что в системе сравнивают заданное и фактическое значение регулируемого параметра. Определяют модуль и знак сигнала рассогласования. Модуль сигнала рассогласования алгебраически суммируют с двумя сигналами, которые формируются путем умножения модуля скорости вращения вала исполнительного двигателя на разные масштабные коэффициенты, причем суммирование второго сигнала производится только в тех случаях, когда суммарный сигнал меньше нуля. Как только суммарный сигнал становится больше нуля, он умножается на знак сигнала рассогласования и поступает на вход двигателя, вызывая изменение фактического значения регулируемого параметра. Целью изобретения по п. 2 формулы изобретения является уменьшение энергоемкости системы и дополнительное повышение ее быстродействия. Эта цель достигается эа счет того, что в системе осуществляют дополнительное алгебраическое суммирование сигнала рассогласования с двумя сигналами, которые формируются путем умножения скорости вращения вала на разные мас штабные коэффициенты. Сравниваются знаки сигнала рассогласования и результирующего сигнала дополнительного суммирования. В зависимости от результатов сравнения меняется знак модуля сигнала рассогласования при основном суммировании. Кроме того, подключение второго сигнала при основном и при дополнительном суммированиях осуществляют в зависимости от результатов основного суммирования и от результатов сравнения знаков сигнала рассогласования и сигнала, полученного при дополнительном суммировании, а положительный суммарный сигнал, полученный при основном суммировании, умножают на знак сигнала, полученного при дополнительном суммировании, и результирующий сигнал подают на двигатель. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1399696

Изобретение относится к радиотех-! нике и вычислительной технике и может найти применение при управлении объектами широкого профиля.

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности и уменьшение энергоемкости системы.

На фиг. 1-2 приведены функциональные схемы предлагаемой системы, на фиг. 3-4 — фазовые графики системы.

Система содержит измеритель 1 рассогласования, первый детектор 2, первый масштабный блок 3, второй блок 4 умножения, первый сумматор 5, третье и первое реле 6 и 7, первый блок 8 умножения, двигатель 9, редуктор 10, второе реле 11, второй масштабный блок 12, второй детектор 13, тахогенератор 14, четвертое реле 15, первый элемент И 16, третий блок 17 умножения, пятое реле 18, второй элемент И

19, четвертый блок 20 умножения, второй сумматор 21, блок 22 сравнения, третий масштабный блок 23, задатчик

24. Кроме того, на чертежах приняты следующие обозначения; В, — выходной сигнал задатчика 24 или входной сиг": нал системы, 80 — выходной сигнал системы, х — выхоДной сигнал измерителя

1 рассогласования или сигнал рассогласования; j xj — модуль сигнала рассогласования; - выходной сигнал тахогенератора 14 jgJ — модуль выходного сигнала тахогенератора, sign x—

Ф выходной сигнал второго реле 11; х—

Ф производная сигнала рассогласования, (p,,(— выходные сигналы первого и второго сумматоров 5 и 21, ОА и ОВ— линии переключения; t; — i-й момент времени работы системы.

Рассмотрим вначале работу системы, описанной в п. 1 формулы изобретения (фиг. 1).

Увеличение быстродействия и точности системы осуществляется путем чередования следующих движений: включение — квазискольэящий режим "динамическое торможение" — включение за счет формирования двух линий переключения ОА и 0В (фиг.3). Для этого в системе, линейная часть которой представляет собой последовательно соединенные инерционное звено и интегратор, реализован следующий алгаритм управления:

sign х (S х «0)ЛА, О .= (S,õ сО)ЬВ, где S, =х+К,х, Я =х+К,х, х — сигнал

1, при U5 0; ной сигнал первого сумматора 5. Реле 7 формирует на своем выходе сигнал U =1 и через первый блок 8 ум7 ножения подключает напряжение питания к двигателю 9 со знаком, равным ,sign x. Двигатель 9 начинает вращаться, отрабатывая сигнал задания

9;; Появляются выходной сигнал системы 8 и выходной сигнал тахогенератора 14, который через второй детек35 тор 13 и второй масштабный блок 12 подается на третий вход первого сумматора 5 с обратным знаком, причем на второй вход первого сумматора 5 модуль выходного сигнала тахогенератора 14 через первый масштабный блок 3 и второй блок 4 умножения не проходит, так как характеристика третьего реле 6 имеет вид

О, при Uq 0»

1, при U «О, U =

6 где U — выходной сигнал первого сум5 матора 5, на ега выходе формируется сигнал U = 0 и во втором блоке 4 умножения происходит умножение на ноль.

Перевод двигателя 9 в режим дина мического торможения происходит в момент времени t< (фиг. 3), когда сигнал на выходе второго масштабного блока 12 сравняется по модулю с сигналом рассогласования х. Другими сло ! вами коэффициент передачи второго масштабного блока 12 определяет yrрассогласования; х — производная от сигнала рассогласования; х = — при ступенчатом входном воздействии, К<, ъ

К вЂ” угловые коэффициенты линий переключения ОА и ОВ, причем l К, l I К Д 1.

Система работает следующим образом.

При подаче с выхода задатчика 24 сигнала задания 8; (момент t, на фиг. 3) двигатель 9 начинает вращаться в требуемом направлении, так как знак направления вращения его вала в реверсивном канале определяется выходным сигналом sign х второго реле 11, а в нереверсивном .канале обеспечивается прохождение модуля сигнала рассогласования х) через первый сумматор 5 со знаком плюс

2р (так как выходной сигнал тахогенератора 14 равен нулю) на вход первого реле 7, имеющего характеристику

1399696

20

30

P,= ix) ° sign х, signg +Kz(li—, -К, () s ign fj „, J+1 только при sign х ° sign@ 0 и sign y, а О, 4 0 во всех остальных случаях.

В реверсивном канале (-х К 1- з дпП

p signfl = О во всех

Р согласования х, так как = М, потому что в момент t о выходной сигнал тахогенератора 14 равен нулю, следовательно, sign > =sign х, Последнее равенство говорит о том, что на выходе блока 22 сравцения знаков формируется сигнал х = +1, который умножается в третьем блоке 17 умножения на выходной сигнал (x) первого детектора 2, обеспечивая тем самым прохождение модуля сигнала рассогласования (xl на первый вход первого сумматора

55 ловой коэффициент К линии переклю2 чения ОВ из выражения Б =х-К,4. Для того, чтобы в системе не начался скользящий режим около линии лереключения ОВ (так как К 1 и модуль сигнала рассогласования (х L после перевода двигателя 9 в режим динамического торможения опять превысит модуль К )), для удержания двигателя 9 в режиме динамического торможения в момент перехода сигнала на выходе сумматора 5 через ноль в сторону отрицательных величин включается третье реле 6, разрешающее подключение через второй блок 4 умножения дополнительного сигнала с выхода тахогенератора 14 с коэффициентом К, определяемым первым масштабным блоком 3, также с обратным знаком.

Режим динамического торможения системы продолжается до попадания изображающей точки системы на линию переключения ОА (момент г. на фиг.2), угловой коэффициент которой определяется в еличинамн коэффициентов К и К . После попадания изображающей точки на линию переключения ОА S

= х-К4-К 4 =х-К, 9 т. е. после равенства нулю и перехода в сторону положительных величин сигнала на выходе сумматора 5 происходит отключение третьего реле 6 и, следовательно, отключение дополнительного сигнала с выхода тахогенератора 14. На выходе сумматора 5 действует сигнал

Система работает следующим образом.

При подаче с выхода задатчика 24 сигнала задания 5, (момент tð на фиг.4) двигатель 9 начинает вращаться в требуемом направлении, отрабатывая сигнал рассогласования х=х .Знак направления вращения вала двигателя.

9 определяется выходным сигналом

sign второго реле 11 в зависимости от выходного сигнала (р второго сумматора 21, который равен сигналу расс знаком плюс, и двигатель 9 переходит в режим включения, так как система возвращается в исходное состояние, продолжая описанные движения до попадания изображающей точки системы в начало координат.

Задачи синтеза закона управления сводятся к выбору коэффициентов передачи первого и второго масштабных блоков 3 и 12 или к выбору коэффициента усиления по первому, второму и третьему входам сумматора 5, исходя из условий организации требуемого наклона линий переключения, который, в свою очередь, может определяться на основе интегрального критерия, включающего быстродействие и точность.

Рассмотрим работу системы, описанной в п. 2 формулы изобретения (фиг. 2).

Получение квазискользящих движений "противовключение — динамическое торможение" в системе достигается за счет организации двух линий переключения OA и ОВ с коэффициентами К, и

К сбответственно, на которых происходит изменение управляющих сигналов.

Для организации предлагаемого алгоритма работы в системе реализованы управляющие сигналы (р, и (. В нереверсивном канале при sign x sign gzc 0 и sign<,ъО, случаях.

1399696

+1. при 4 > О, О при <, » О, +1 * при Uz ) О, О при U » О

+ 1 при, » О> б О при o0 при Б„» О, при Uzq: — О, 0

5 без изменения знака, т.е. Q, будет равно )х). Первое реле 7, имеющее статическую характеристику где (>, — выходной сигнал первого сумматора 5, сработает и сформирует на своем выходе сигнал U< = +i который поступает на первый вход первого блока 8 умноже:ния. Напряжение питания подключается к двигателю 9 через первый блок 8 умножения со знаком

sign у = sign х, Появляется выходной г сигнал системы О и выходной сигнал тахогенератора 14, который через вто;рой детектор 13 и второй масштабный

)блок 12 подключается со знаком плюс на третий вход первого сумматора 5, ) не меняя знака управляющего воздей; ствия 4 э т.е. g, = 1х! + Kz) )

sign (p,y О. При этом на второй вход первого сумматора 5 модуль выходного сигнала тахогенератора 14 с выхода второго детектора 13 через первый масштабный блок 3 и второй блок 4 умножения не проходит, потому что на выходе первого элемента И 16 формируется нулевой сигнал, определяемый состоянием четвертого реле 15, обладающего статической характеристикой

/. где U ;îäíîé сигнал блока 22, сравнения знаков,и формирующего на своем выходе сигнал U = +1, так как signх = sign/ состоянием третьего реле 6, обладающего статической характеристикой где @, — выходной сигнал первого сумматора 5, и формирующего на своем выходе сигнал U = О, так как

sign/ > О. Кроме того, выходной сигнал тахогенератора 14 через четвертый блок не проходит на третий вход второго сумматора 21 потому что пятое реле 18, обладающее статической характеристикой где U — выходной сигнал блока 22 сравнения знаков, формирует на своем

55 выходе сигнал U =. О, который обнуляет выходной сигнал второго элемента И 19, хотя на выходе первого реле

7 формируется сигнал Uz-1. Таким образом, управляющие сигналы на этапе разгона двигателя 9 (t,-t, фиг,2),имеют вид g =)х)+К )9) и р =х-К,O.Òàêoå состояние сохраняется до выполнения равенства (= 0, т.е. )х) = К,) )) и попадания, изображающей точки на линию переключения OA Далее при выполнении условий К,)9)> ) х), p » О происходит смена знака сигнала на выходе второго сумматора 21, т.е. сигнал

sign g меняется на противоположный, Двигатель 9 противовключается (t, на фиг.2). Одновременно меняется знак на выходе блока 22 сравнения знаков, потому что sign/ )sign xi.

Следовательно, на выходе пятого реле 18 формируется сигнал +1"и на выходе второго элемента И формируется и сигнал +1, разрешающий подключение выходного сигнала тахогенератора 14 через четвертый блок 20 умножения с отрицательным знаком на третий вход второго сумматора 21. Это подключение необходимо для удержания режима противовключения двигателя 9, ибо в противном случае начнется скользящий режим на линии переключения ОА, Таким образом, выполняются условия 4)

= х-K,Q-Ъз@пП, sign Г1 = +1. ОдноР временно со сменой знака на выходе блока 22 сравнения знаков изменяется знак сигнала на первом входе первого сумматора 5 за счет умножения выход-. ного сигнала )х) первого детектора 2 на выходной сигнал Uiq= -1 блока 22 сравнения знаков в третьем блоке 17 умножения. На выходе первого сумматора. сформируется сигнал p, = †(х) +

+ К,)g) . Пятое реле 18 меняет свое состояние,и на его выходе формируется сигнал Б, =О вместо U =1. На выходе первого элемента И 16 так же формируется сигнал U =О и модуль т выходного сигнала тахогенератора 14 не проходит через четвертый блок 20 умножения на третий вход второго сумматора 21. Выходной сигнал, = — )х) +К ) Q) первого сумматора 5 сохраняет свой прежний знак „плюс, потому что К lg ) х. Изображающая точка системы в этом случае движется к второй линии переключения OB (t,-t6 на фиг.4). Движение противовключением сохраняется до выполнения

1399696 условия ), = О, т.е. до попадания изображающей точки системы на вторую линию переключения OB с коэффициентом К (t на фиг.4). . Линия переключенйя ОВ не является линией динамического торможения системы, т.е. К о 1. Для удержания этого режима необходимо сохранение отрицательного знака сигнала

sign/ в противном случае начнутся скользящие движения системы около линии переключения ОВ. Для этого при отключении первого реле 7 изменяется выходной сигнал второго элемента И 19, с "1" на "0", и четвертый блок 20 умножения отключает выходной сигнал тахогенератора 14 от третьего входа второго сумматора 21, на выходе которого формируется сигнал (= х-К,)9! где х К,(! . Следовательно, выходной сигнал второго сумматора 21 меняет свой знак, его знак совпадает со знаком сигнала рассогласования, т. е. sign gz=s ign х. Выходной сигнал (второго сумматора

21, поступая на второй вход блока 22 сравнения знаков, вызывает изменение его выходного сигнала с "-1" на "1", что в свою очередь приводит к из- менению знака на выходе третьего блока 17 умножения и на первом входе первого сумматора 5. Одновременно изменяются выходные сигналы третьего реле 6 с " 1" на "0" и четвертого реле 15 с "0" на "1", изменяя тем самым выходной сигнал первого элемента И

16 "0" на "1" и разрешая прохождение через второй блок 4 умножения модуля К,(! выходного сигнала тахогенератора 14 на третий вход первого сумматора 5 со знаком минус. На выходе первого сумматора 5 получаем сигнал (, =!х)+К 4 -К !41, причем

K ! > !K,!%-!x!1, a K K,=K, т ° e. удерживается режим динамического торможения. Скорость вращения двигателя

9 уменьшается,и этот режим сохраняется до момента времени tg (фиг. 4), т,е. до попадания изображающей точки системы на линию переключения ОА, где выполняется условие !х!=K,!4I.

После этого включается первое реле 7, отключается сигнал К,! от третьего входа второго сумматора 21 и система возвращается в состояние, аналогичное моменту времени t, на фиг.4.

Таким образом, переходной процесс в системе яроисходит без перерегули8 рования, и изображающая точка систеMbl движется в начало координат в квазискользящем режиме.

Указанные отличительные особенности позволяют существенным образом по высить точность и быстродействие системы и уменьшить ее энергопотребление.

Формула изобретения

1. Релейная следящая система, содержащая задатчик, выходом соединенный с первым входом измерителя рассогласования, вторым входом подключенного к выходному валу редуктора, а выходом — к входу первого детектора, выходом соединенного с первым входом первого сумматора, выходом подключенного через первое реле к первому входу первого блока умножения вторым входом соединенного с выходом второго реле, а выходом — с вхо дом двигателя, выходной вал которого кинематически связан с входным валом редуктора и с валом тахогенератора, выходом соединенного через второй детектор с первым входом второго блока умножения, вторым входом подключенного к выходу третьего реле, а выходом — к второму входу второго сумма-. тора, отличающаяся тем, что, с целью повьппения быстродействия и точности системы, в ней выходы

З5 измерителя рассогласования, первого сумматора и второго детектора соединены с входами соответственно второго и третьего реле и с третьим вхо- . дом второго сумматора.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения энергоемкости системы, в ней дополнительно установлены второй сумматор, блок

45 .б сравнения, четвертое и пятое реле, первый и второй элементы И и третий и четвертый блоки умножения, причем выход первого детектора соединен с первым входом первого сумматора чебо рез переход первый вход - выход третьего блока умножения, выход третьего реле подключен к второму входу. второго блока умножейия через перехоц первый вход — выход первого зле55 мента И, выход измерителя рассогласования соединен с входом второго реле через переход первый вход — выход второго сумматора,.подключенного вторым входом к выходу тахогенератора, 1399696

10 а третьим входом — к выходу че гвертого блока умножения, соединенного первым входом с выходом тахогенератора, а вторым входом — с выходом второго элемента И, подключенного первым входом к выходу первого реле, а вторым входом — к выходу пятого реле, входом соединенного с входом четверто го реле, с в то рым в ходом тре тне го блока умножения и с выходом блока сравнения> подключенного первым и вторым входами к выходам соответст5 венно иэмерителя рассогласования и второго сумматора, выход четвертого реле соединен с вторым входом первого элемента И.

1399696

Составитель Г. Нефедова

Редактор Ю. Середа Техред A. Кравчук Корректор М.Максимишинец

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 2662/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4