Система терминального управления упругим объектом
Изобретение относится к системам терминального управления упругим объектом , а именно к системам управления движением динамических объектов, т.е. объектов с присоединенными упругими элементами, и может быть использована для стабилизации упругих объектов с минимальным накоплением энергии упругих колебаний. Целью изобретения является увеличение быстродействия системы в режиме стабилизации за счет снижения возмущающего влияния колебаний упругих элементов конструкции, а также повышение точности системы. Система терминального управления упругим объектом содержит объект 1 управления, блок исполнительных органов 2,датчик угла 3, датчик скорости 4, задатчик положения 5, блок сравнения 6, блок 7 формирования линий первключения,блок 8 формирования условий переключения, управляющий автомат 9, первый 10, второй 11 и третий 12 блоки формирования линейного сигнала, блок 13 фор- § мирования управления и блок 14 терминального управления. 7 ил.
СОЮЗ COBETCHÈÕ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
m 4 С 05 В 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фиг. 7
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4229276/24-24 (22) 13.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. Ф 40 (72) В.В.Черныш. и Ю.С.мануйлов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1124732, кл, G 05 В 13/00, 1985, (54) СИСТЕМА ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ УПРУГИМ ОБЪЕКТОМ (57) Изобретение относится к системам терминального управления упругим объектом, а именно к системам управления движением динамических объектов, т,е, объектов с присоединенными упругими элементамй, и может быть использована для стабилизации упругих объектов с минимальным накоплением энергии уп„„SU„„1434403 А1 ругих колебаний ° Целью изобретения является увеличение быстродействия системы в режиме стабилизации за счет снижения возмущающего влияния колебаний упругих элементов конструкции, а также повышение точности системы. Система терминального управления упругим объектом содержит объект 1 управления, блок исполнительных органов 2,датчик угла 3, датчик скорости 4, задатчик положения 5, блок сравнения б, блок 7 формирования линий переключения, блок
8 формирования условий переключения, управляющий автомат 9, первый 1О, второй 11 и третий 12 блоки формирования линейного сигнала, блок 13 фор-1 Я мирования управления и блок 14 терминального управления. 7 ил.
14344п3
Изобретение относится к системам управления движением динамических объектов, а именно объектов с присоединенными упругими элементами и мо5 жет быть использовано для стабилизации упругих объектов с минимальным наполнением энергии упругих колебаfIHH, Целью изобретения является увеличение бь|стродействия системы в режиме стабилизации за счет снижения уровня возмущающего влияния колебаний упругих элементов конструкции, а также повышение точности управле- 15 ния.
На фиг.l представлена функциональная схема системы терминального управления; на фиг,2 - блок формирований линий переключений; на фиг.3 — 20 блок формирования условий переключений; на фиг . 4 — управляющий ав- . томат,; HB фиг.5 — блок, формирования управления; на фиг.6 — блок терминального управления; на фиг,7 фазовые портреты движения системы, Система терминального управления упругим объектом, представленная на фиг,l, содержит объект управления 1, блок исполнительных органов 2, датчик угла 3, датчик скооости 4. задатчик положения 5, блок сравнения 6, блок формирования линий переключения
7, блок формирования условий перекл:чения 8,„. управляющий автомат 9, первый 10, второй 11, третий 12 блоки формирования линейного сигнала, блок формирования управления 13; блок терминального управления 14, Блоки формирования линейного сиг- щ нала 10 — 12 содержат генератор линейного напряжения 15, первый инвертор
16, настраиваемый индикатор уровня 17; настраиваемый делитель напряжения 18„
Блок 7 формирования линий переклю- р5 чения, представленный на фиг.2, содержит первый формирователь модуля сигнала 19, первый множитель 20, первый, второй, третий и четвертый настраиваемые усилители напряжения 21-24, первый релейный элемент 25, второй, третий и четвертый настраиваемые делители напряжения 26-28, первый, второй третий и четвертый сумматоры 29-32, Блок 8 формирования условий перек-;5 лючения, представленный на фиг.3,, содержит первый 33 и второй 34 формирователи модуля сигнала,. первый 35,, второй 36, третий 37, четверть1й 38 и пя- . тый 39 множители, первый 40, второй
41 и третий 42 индикаторь1 уровня, первый 43 второй 44, третий 45, четвертый 46 и пятый 47 релейные элементы, элемент HJIH 48, первый 49, второй 50 инверторы, первый 51 и второй 52 элементы И, элемент И-HE 53.
Управляющий автомат 9„ представленный на фиг.4, содержит первый 54, второй 55, третий 56, четвертый 57, пятый 58, шестой 59, седьмой 60, восьмой 61 девятый 62 и десятый 63 элементы ИЛИ, первый 64, второй 65, третий 66, четвертый 67, пятый 68, шестой 69 и седьмой 70 триггеры.
Блок формирования управления ° 3, представленный на фиг,5, содержит и рвый 71 и второй 72 релейные элементы, элемент ИЛИ 73, первый 74, вто рой 75 и третий 76 множители, сумматор 77, инвертор 78„. первый 79, второй 80 и третий 81 ключи.
Блок терминального управления 14, представленный на фиг.6, содержит первый 82 и второй 83 множители, первый
84, второй 85 и третий 86 формирователи модуля сигнала, первый 87 и второй 88 сумматоры, первый 89, второй
90, третий 91, четвертый 92, пятый
93 и шестой 94 ключи, первый 95 и второй 96 усилители, первый 97 и второй 98 релейные элементы, делитель
99, инвертор ll00 источник постоянного напряжения 101.
Колебания присоединенных упругодеформируемых элементов (УДЭ) конструкции объекта управления являются полимодальными, В этом случае наиболее качественное управление объектом может быть получено при плавном изменении величины нагружающего воздействия, Строгий перевод всех осцилляторов в стационарные положения возможен лишь при устремлении времени нагружения в бесконечность, При использовании наиболее простого в реализации линейного закона изменения нагружающего воздействия строго в стационарное положение может быть переведен один наиболее низкочастотный или наиболее важный тон упругих колебаний, а для остальных при этом создаются более мягкие условия нагружения. Процесс нарастания нагружающего воздействия должен быть закончен строго за время, равное периоду колебаний управляемой гармоники:
Т„=2 /ы, где ы- круговая частота
1434403
5) sign (х„) = 0; (х, ) = О, собственных колебаний, В более общем случае время окончания переходного процесса может быть кратно целому числу периодов, т.е. Тн=2k7(/(о, где
1с=1,2...
Характерной чертой предлагаемого алгоритма управления является отсутствие необходимости использования текущей информации об упругих колеба- 10 ниях УДЭ.
Динамика объекта может быть описана следующим уравнением:
Мх = V> u(t)
У (1)
15 где x(t) — фазовая координата объекта управления;
+ Н = 8. -с
Ы вЂ” постоянный параметр, определяющий влияние упругого элемен20 та, находящегося в стационарном положении, на динамику объекта управления (твердого тала), d E (0,1);
U — максимальное значение уп- 25 равляющего ускорения, создаваемого исполнительными органами; .
R=const -параметр, определяющий запас мощности исполнительных органов для компенсации возникающих координатно-параметрических возмущений на этапах терминального управления;
V - абсолютное значение номинального управляющего ускорения, создаваемого исполнительными органами;
u(t) — управляющий параметр
fu(t) I < 1.
Коэффициент Ы вычисляется из условия, определяющего стационарное положение УДЭ. В случае учета одного тона колебаний с имеет вид:
m(d где q — коэффициент взаимовлияния динамики твердого тела и ос- 45 циллятора (конструктивный параметр);
m — приведенная масса осциллятора;
И вЂ” циклическая частота колебаний упругого элемента. О
Переходя к фазовым координатам х,=х, х =х, запишем уравнение (1) в виде сис- темы:
+ x t + (О 5V t — — ас
1 я х g + (V r х1 — х +1 на () (2) Требуется перевести объект (2) из первоначального положения х,(0)=x, х (0)=0 в конечное — Iх,(t) аЯ,, х (t) (Е, где Я,, Я < Π— параметры, определяющие требуемую точность приведения объекта (твердого тела) в начало координат за конечное время и при этом обеспечить минимальное накопление энергии упругой системой, Формирование структуры управления. Участок разгона объекта должен содержать этапы (фиг.8): набора по линейному закону величины управляющего ускорения от нулевого до номинального значения; движения с постоянным управляющим ускорением; сброса управляющего ускорения от номинального значения до нулевого. Если на процесс управления наложено ограничение на максимально допустимую скорость объекта ) х Ч,, то должен быть предусмотрен участок движения о постоянной скоростью: ц (г.) =О» х = о аз.яп (х о) При торможении должны быть предусмотрены этапы:набора по линейному закону величины тормозного управляющего ускорения до номинального значения; движения с постоянным управляющим ускорением до пересечения изображающей точкой линии переключения, попадающей в начало координат фазовой плоскости; точного приведения со сбросом величины управляющего ускорения до нуля по линейному закону. При определенных условиях могут пропускаться участки № 2, 4 и 7. Формирование линий переключения управления с участка на участок. Рассмотрим условия переключения с участка ¹ 6 на участок ¹ 7. Пусть управление на участке № 7 меняется по закону at п7 () (1- gy) sign (x „) э к рость уменьшения величины управляюего ускорения. Тогда процесс движения объекта (2) на завершающем участке управления с попаданием в начало координат фазовой плоскости может быть представлен системой алгебраических уравнений: 403 25 Ъ„(x х 2, V Те T „) =-x „+0 ý 5х 2 1х 2 / V>+ +2x Т вЂ” —" (T +l 6Т„) sign (х, ) (9) 5 1434 где t=V„/а — время окончания процесса управления; (x,õ2) " текущая фазовая точка положения объекта. Разрешим второе уравнение системы (3) относительно неизвестного параметра а. Имеем а (х „, х ) =О, 5 Чн / I X q 1. Подставляя полученйый результат в первое 10 уравнение системы (3), получим уравнение линии переключения P,(x„,х,, V ) — х,++- х 1х. I /Ч„=0. (4) Если время, за которое должен быть 15 осуществлен процесс сброса величины управляющего ускорения до нуля, определено и равно Тс, то координаты точки, лежащей на линии переключения =О, в которую должно быть предвари- 20 тельно переведена изображающая точка, определяются в виде: 1 у„б н Тс s1gn (x fo ) 0э5 Чн Тс s1gn (x Получим аналитические выражения, описывающие линии переключения участков Ф 2 - В 3, Ф 3 5 Р 5 - У 6, при их непрерывном следовании друг за другом (пропущен участок Ф 4, т.е. 30 отсутствует ограничение на скорость движения объекта). Для этого запишем решение задачи Коши уравнений движения твердого тела на рассматриваемых участках: 35 о У У +в 1Т я+0>5Чн T =в 2+ Чч Тн зЮп (х а ) 1 y2-, .,Т. - Ч„ Т „.ign (x„) (6) 2=вз+0 -5Чн з1 п 40 1 2 ° у =7 +z4Т4- -, Ч„Т „з1gn (х що ) 1,=— в =я4 0,5ЧнТн sign (х о ) X pe (у <э,z „) (y2 z z) (y> z >) (у4 z<) точки окончания соответственно шестого, пятого, третьего и второго участков управления. Разрешая первую пару уравнения системы (б) с учетом (5) относительно Т, получим линию переключения на шестой участок управления: Л (х эх2эЧн ° T )х +Оя5х21х21 / Чн Ч„T sign (х „) (7) Подставляя в (7) соотношения из второй лары уравнений системы (6)„получим линию переключения на пятый участок управления: % Ф 3 (х, х z > Чн и Т с, Т н ) =х, +О, 5 х z 1 х 21 / V н+ +0 5Х Тн (T, Тн) sign (x, ) (8) Чн 2 Z Подставляя в (8) соотношения из третьей пары уравнений системы (6), получим линию переключения на третий участок управления: Для синтеза регулятора в Форме логической обратной связи составим таблицу логических условий перехода на характерные участки фазовой траектории. Б таблице приняты следующие обозначения: 9(. j- логическая индикаторная Функция 1, если - истинно; Вtrl= 0 если (ложно1 14,: - о 7 Т, 1А2: t-t, 7, Т„ (10) P3 ° t t2 j н Г соответственно моменты на03 19 чала управления и выполнения логических условий перехода Ф 2 и Ф 4. sign! 42: »8п МЗ ее3 88118ПП 8 1ЯП 6,: х11 (x„,) = -1v 1Х21 (чо — 5v„"тн). (х) "3) 1в (х Л ) = -1; 2 (xg ih ) = 1 Л "s1gn (х, х,о ) Ч 1434403 Переходы с участка на участок управления Логические условия перехода В(р,7= 1 V 8(«)= I 8 fq,)= 1 e(I, = 1 V 0Ы= 1 (< ) - =1 Р3)= ЕЩ= 1 Ч Е = 1 1 — - 2 2 3 3 — . 4 4 5 5 — 6 6 — 7 7 — конец управления 50 Управления на участках У 1-5 долж 25 ны соответственно иметь следующий вид: u (t) -. — — sign (х ); t to 1 Т„ о и 2 (t) = s ign (х „ ) 1 й-1 u>(t) -(1- -«Т — ) sign (x„); н u (t) = 0; (12) t-t2 () = — -" sign (х„) На участках N 6 и 7 целесообразно использовать терминальные законы управления с целью повышения точности управления объектом в условиях действующих координатно-параметрических возмущений. 40 Терминальное управление на этих участках в общем виде можно представить следующим образом; (х -а;I u . (t) = P — — — —.- sign (х ) 0 х, — II х,l bII \o 1 15 "- Ь; ) 0 3 +sign (х „) (1- 9 (I х, I (13) -bI OJ), где i = 6,7; 1 «2 р =-V p и 3 V+ н 0 25ч т а =0; ь — v„т, ь -о. 2. Предлагаемый алгоритм управления целесообразно использовать прН х„ 1 «4 U я (Тс+16Тн) H Чo V я T„э кольку при невыполнении первого условия нарушается логика работы алгорит" ма, а при невыполнении второго ухудшается управление упругим элементом. Управление движением объекта с присоединенными УДЭ (перевод из начального положения в конечное) с малым накоплением энергии упругой системой в соответствии с описанной методикой реализуется устройством, представленным на фиг.l в следующем порядке, Текущее значение координаты х снимается с выхода датчика 3, а текущее зйачение скорости х - с выхода датчика скорости 4. Сигнал, пропорциональный х„, снимается с задатчика положения 5. На выходе блока сравнения 6 формируется сигнал рассогласования по положению, На выходах l— 4 блока 7 формируются соответственно величины р,, Л2, Д, и Л . На выходах 1 — 5 блока 8 формируются соот-, ветственно величины (4g) В 6 44) р 6(4 ), 8(1 ) и В(4,). На выходах 1 — 3 управляющего автомата 9 формируются разрешающие сигналы на подключение соответствующих блоков формирования линейных сигналов 10, ll и 12, на выходах 4 и 5 — сигналы управления ключами блока терминального управления 14, а сигналы со 2 и 6 выходов, кроме того, управляют ключом блока формирования управления 13. На первым выходах первого 10, второго ll u 1434403 третьего 12 блоков формирования линейных сигналов формируются соответственно сигналы, пропорциональные зеt-tn t-t1 t-t2. личинам ---, †;-- и — —, а на 5 т„ т„ TH вторых выходах — сигналы завершения формирования линейных сигналов, На выходе блока терминального управления 14 формируется либо значение управления и либо и (в зависимости от сигналов, снимаемых с четвертого и пятого выходов управляющего автомата) На выходах блока формирования управления 13 формируются сигналы управ-,5 ления разной полярности (c выхода 1 снимается только отрицательный сигнал с выхода 2 - положительный), Устройство работает следующим образом, 20 При необходимости перевести объект с присоединенными УДЭ из начального положения в конечное (из состояния покоя в состояние покоя) подается разрешающий сигнал на управляющий 25 вход системы, Этот сигнал поступает на шестой вход управляющего автомата 9 и переводит систему в режим функционирования, Сигналы с выходов датчика скорости 4, блока сравнения 6 и 30 задатчика положения 5 подаются соответственно на первый, второй и третий входы блока 7 и блока терминаль-. ного управления 14, а также на пятый, шестой и седьмой входы блока 8, На выходах блока 7 формируются сигналы„ пропорциональные,эначениям и 1 согласно формулам (4), (7), (8) и (9) и поступают на первые четыре входа блока S. Блок 8 реалиэу- 40 ет текущие значения логических условий перехода, На его выходах формируются сигналы 8 f ) )9 8 5 9 ) 9 8 (l>). 6 f4 ) у и О 4,) (см. (11) и поступают на первые пять входов, управляющего аз 5 томата 9, Управляющий автомат 9 осуществляет последовательное включение блоков формирования линейных сигналов 10 — 12 и блока терминального управления 14 в зависимости от выполнения логических условий переходов(таблица и фиг,7 ). На выходе блока терминального управления формируются последовательно сигналы, пропорциональные ,u и и „ согласно формуле (13). Сигна-55 лы соответственно с первых выходов первого 10, второго 11 и третьего 12 блоков формирования линейных сигналов, с выхода блока терминального упразления 14, со второго и шестого выходок управляющего автомата 9, а также с выхода задатчика положения 5 поступают на входы блока формирования управления 13, который реализует управления и, †.u> согласно формулам (12) и в зависимости от знака сигнала подключает свои соответствующие выходы ко входам блока исполнительных органов 2, Блок 7 формирования линий перекгпочения работает следующим образом„ Сигнал., пропорциональный х2, поступает на входы формирователя модул: 19, усилителей 23 и 24 и на второй вход множителя 20, на первый вход которого подается сигнал с выхода формирователя модуля, пропорциональный lx 2l Сигнал„ пропорциональный х „, поступает на первые входы сумматоров 29, 30, 31 и 32, Сигнгл, пропорциональный х,, поступает на вход релейного элемента 25, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный sign,(х, ), и подается на входы делителей напряжения 26 — 28. Сигнал с выхода множителя 20, пропорциональный х 1õ.21, подается на входы усилителей 21 и 22, на выходах которых формируются соответственно сигналы, пропорциональные 2/3 x<1 X 2li / H H 0" X2lx 2I/1 . При этом сигнал с выхода усилителя 21 поступает на второй вход сумматора 29, а сигнал с выхода усилителя 22 — на третьи входы сумматоров 30 — 32. На выходах делителей 26 — 28 формируются соответственно сигналы„ пропорциональные зе1 + 1 + 2 mr zHax 24 Ч > T,sign (x „) 24 V„(Tсн) sign (x „, ) и — - V „(Tñ+16 T .) " «sign (х.. ), подаются на инзерсчые ю входы сумматоров 30 — 32, На выходах усилителеи 23 и 24 формируются соответственно сигналы, пропорциональные величинам 0,5 х2т „ и 2 х2Т, н подаются на четвертые входы сумматоров 31 и 32,. На выходах сумматоров 29 32 формируются соответственно сигналы, пропорциональные Ъ„, Д;, Л и (формулы (4),, (7) — (9)), Блок 8 формирования условий переключения работает следующим образом, Сигналы, пропорциональные х, 1ц и Л, поступают соответственно на первые входы множителей 39, 38, 37, 36 и 35, на вторые входы которых 1434 03 подает:.ÿ сигнал, пропорциональный х „ На выходах множителей 35-39 формируются соответственно сигналы, пропор циональные величинам х 1, х х (l, х h, и x x, и ПОдяются на 2 1 о входы релейных элементов 43-47. Сигнал, пропорциональный х2, поступает на вход формирователя модуля 33, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный х21, и подается на входы индикаторов уровня 40 и 41. Кроме того, сигнал, пропорциональный Ix,I, поступает на вход формирователя модуля 34, на выходе которого фор- 15 мируется сигнал, пропорциональный 1х,I, и подается на вход индикатора уровня 42. На выходе индикатора уровня 40 формируется единичный сигнал при условии выполнения соотношения I х, ) 7 Чо 20 0,5V я Т q и поступает на вход элемента ИЛИ 48 (в противном случае сигнал на выходе индикатора уровня 40 отсутствует). Аналогичным образом действуют и индикаторы уровня 41 и 42. На 25 их выходах единичные сигналы появляются соответственно при выполнении условий 1х I 1г E) и х,,. Сигналы с выходов индикаторов уровня 41 и 42 поступают соответственно на инверс- 30 ный вход элемента И 52 и на вход элемента И-НЕ 53. На выходах релейных элементов 43-47 формируются единичные сигналы соответственно при выполнении условий х,3< О, х,Я ", О, х Л О х Л„7!0 и х хд10, При невыполнении этих условий сигналы отсутствуют. Сигналы с выходов релейных элементов 43-47.подаются со. ответственно на инверсный вход элемента ИЛИ 48, входы инверторов 49 и 50 и на входы элементов И 51 и ИНЕ 53. Кроме того, сигнал с выхода релейного элемента 47 подается на вход элемента И 51, а с выхода эле- 45 мента И-НЕ 53 — на вход элемента И51, На выходах элемента ИЛИ-48, инверторов 49 и 50, элементов И 51 и 52 формируются соответственно сигналы ВP ) ВЮ. Е,j, „ 8Г 3(ф р-„ мулы (11) ) . Блок 10 формирования линейного сигнала состоит из генератора линейного сигнала 15, инвертора 16, индикатора уровня 17 и настраиваемого де-55 лителя напряжения 18. Единичный сигнал, поступающий с соответствующего выхода управляющего автомата 9, подается на первый вход генератора линейного напра ения и запускает "-ãî. При этом на выходе инвертора 16 сигнал отсутствует. На выходе генератора линейного напряжения 15 формируется сигнал, пропорциональный и (t — время, прошедшее с момента включения генератора 15), и поступает на входы индикатора уровня 17 и делителя напряжения 18, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный t/Ò . На выходе индикатора уровня 18 формируется единичный сигнал цри выполнении условия t>< Тн (в противном случае сигнал отсутствует) и поступает на соответствующий вход управляющего автомата 9. При исчезновении сигнала на первом входе генератора 15 на выходе инвертора 16 формируется единичный сигнал, который подается на второй вход генератора 15 и отключает его, После этого на выходе делителя напряжения 18 сигнал также исчезает. При отсутствии сигнала на первом входе генератора 15 он находится в выключенном состоянии и на выходе делителя напряжения 18 сигнал также отсутствует. Управляющий автомат 9 состоит из десяти элементов ИЛИ 54-63 и семи триггеров 64-70. Сигнал с управляющего входа системы (девятый вход управляющего автомата) открывает триггер 64 и, одновременно, устанавливает триггеры 65-70 в нулевое состояние, Сигнал с триггера поступает на первый выход управляющего автомата и одновременно подготавливает к работе триггеры 65 и бб (триггеры 65-70 могут быть открыты только при наличии единичного сигнала на первых входах), При появлении единичного сигнала на шестом входе управляющего автомата триггер 65 открывается, а триггер 64 запирается. Сигнал с выхода триггера 65 подается на шестой выход управляющего автомата и одновременно подготавливает триггер 66 к работе. При появлении сигнала на пятом входе автомата триггер 66 открывается, а триггер 65 запирается. В случае появления сигнала на пятом входе автомата раньше, чем на шестом, триггер 65 остается в нулевом состоянии и открывается сразу триггер 66, Сигнал с выхода триггера 66 поступает на второй выход автомата и одновременно подготавливает к работе триггеры 67 и 68. При появлении сигнала на седьмом входе управляющего автома13 1434403 та триггер 67 открывается и падготав ливает к работе триггер 68, а триггер 66 запирается, При появлении сигнала на четвертом входе автомата триг гер 68 открывается, а триггер 67 за5 пирается. В случае появлении сигнала.на четвертом входе автомата раньше, чем на седьмом, триггер 67 остается в нулевом состоянии, а открывается сразу триггер 68. Сигнал с выхода триггера 68 поступает на третий выход автомата и одновременно подгоI тавливает к работе триггер 69. При ! г появлении сигнала на восьмом либо на 15 третьем входах автомата открывается ,триггер 69, а триггер 68 запирается. Сигнал с выхода триггера 69 подается на пятый выход автомата и одновременно подготавливает к работе триг- 20 гер 70. При появлении сигнала на втором входе автомата открывается триггер 70 и сигнал с его выхода поступает на четвертый выход автомата, а триггер 69 запирается, При появлении 25 сигнала на первом входе автомата триггер 70 запирается, а автомат отключается. В случае появления сигнала на первом входе автомата раньше, чем на втором, триггер 70 остается в ну- 30 ! левом состоянии, а триггер 69 запира-! ется и отключает управляющий автомат, Блок 14 терминального управления работает следующим образом, Сигнал, пропорциональный х,, поступает HB Вход формирОвателя модуля 84, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный lх„), и подается на первый вход сумматора 88, ! Сигнал, пропорциональный х, посту-! пает на входы множителя 82, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный х и подается на пер2 вый вход сумматора 87. Сигнал, пропорциональный х,, поступает на вход релейного элемента 98, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный sign (х < ), и подается на вход множителя 83, а также через ключ 94 — на выход блока терминального уп- . 50 равления, При появлении единичного сигнала на пятом входе блока терминального управления (при этом на четвертом входе сигнал отсутствует, а ключ 91 закрыт) oTKpbIBBI0òñß ключи 89, 90 и 92. Сигнал со второго выхада источника постоянного напряжения 101, пропорциональный - Ь (см (13)), через кхпоч 90 подается на второй вход сумматора 88, сигнал со второго выхода, пропорциональный — а (см,(13)), через ключ 89 поступает на второй вход сумматора 87. Сигнал с выхода сумматора 87, пропорциональный х -а и б поступает на формирователь модуля 86, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный I x — а и 6 подается на вход усилителя 96. Сигнал с выхода усилителя 96, пропорцианаль1 ныи величине р I х — à I через клточ 92 поступает на первый вход делителя 99, Сигнал с выхода сумматора 8Б, пропорциональный 1х,! — Ь, подается на вход релейного элемента 97, а также на вход формирователя модуля 85, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный I!x Il — b I, и поступает на второй вход делителя 99„ На выходе релейно. О элемента 97 формируется единичный сигнал при выполнении условия lx.,l — b p 0 и поступает на управляющий вход ключа 93, а также -..åðåç инвертор 100 — на управляющий вход ключа 94. (При lx,l- Ь ; 0 ключ 93 открыт, а ключ 94 закрыт; при lх,)вЂ Ь «4 0 наоборот). Сигнал с выхода делителя 99, пропорциональный lx z- а величине, подается на !x,1 — Ь вход множителя 83, на выходе катооага формируется сигнал, прапарцианальjxz — аб1 ный Р ., sign (х ), и через 6 1lx,I — Ь, 1о кгпоч 93 поступает на выход блока терминального управления, При появлении единичного сигнала на четвертом входе блока терминального управления сигHBJI на пятом входе исчезает, открывается ключ 91, а ключи 89, 90 и 92 закрываются, В этом случае на выходе делителя 99 формируется сигнал„ пропорциональный величине p„ x
При исчезновении сигнала на четвертом входе блока терминального управления ключ 91 закрывается, блак откжочается, Блок 13 формирования управления работает следующим образом„ Сигнал, пропорцианальалй х..., поступает на вход релейного элемента 71, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный sign (х„ ), и подается на первые входы множителей 74 — 76, а также через клич 79 на пятый (инверсный) вход сумматора 77, Сигналы с первого,, второго и 1434403 30 третьего входов блока формирования управления поступают соответственно на вторые входы множителей 74 — 76, В зависимости от этих сигналов на выходах множителей 74 - 76 сигналы 5 либо отсутствуют, либо формируются сигналы, пропорциональные соответст| t-ta венно Величинам — — sign (х ) тя !О «Й 1 sing (х ) и sign (х ) ". H Сигналы с пятого и шестого входов блока формирования управления поступают на входы элемента ИЛИ 73, cHr- 15 нал с выхода которого управляет ключом 79, Сигналы соответственно с выходов множителей 74-76 и с четвертого входа блока формирования управления поступают на второй (инверс- 20 ный), третий, четвертый и первый входы сумматора 77, на выходе которого поочередно формируются управляющие сигналы согласно формулам (12),(13). Ключи 80 и 81, управляемые релейным элементом 72, в зависимости от знака сигнала подключают выход сумматора 77 к соответствующим выходам блока формирования управления. Предлагаемая система позволяет на порядок и более снизить уровень энергии, накопленной упругой системой к концу этапа переориентации по сравнению с режимом разворота, использующим прототип, реализующий алгоритм релейного управления, и соответственно сократить длительность переходных процессов стабилизации на 25-50% при относительном увеличении времени программного разворота не 40 более чем на 3%. В этом случае общая длительность углового маневра (разворот + стабилизация) сокращается не менее чем на 10-25%. Кроме того, как минимум в два раза уменьша- 45 ется максимальная амплитуда колебаний присоединенного УДЭ, ограниченная амплитуда колебаний присоединенного УДЭ, ограниченная величиной статических деформаций: 50 т qst = Й с = )q <1, j=l,7) и тем самым понижается вероятность возникновения недопустимо больших по величине деформаций, приводящих к вы- 5 ходу УДЭ из строя. Требуемая точность управления обеспечивается за счет использования терминальных законов при приведении изображающей точки в начало координат фазовой плоскости, Повышение точности по сравнению с прототипом обусловлено тем, что требуемое качество управления с использованием предлагаемого устройства обеспечивается независимо от знака действующего ограниченного по величине возмущения, Формула и з о б р е т е н и я 1. Система терминального управления упругим объектом, содержащая блок формирования управления, первый и второй выходы которого через блок исполнительных органов соединен с входом объекта управления, датчик скорости, вход которого подключен к первому выходу объекта управления, а вы. ход — к первому входу блока формирования линий переключения, датчик угла, вход которого соединен с вторым выходом объекта управления, а выход подключен к первому входу блока сравнения, к второму входу которого подключен выход эадатчика положения и третий вход блока формирования линий переключения, выход блока сравнения соединен с вторым входом блока формирования,линий переключения, а также блок формирования условий переключения, первые четыре входа которого соединены с соответствующими выходами блока формирования линий переключения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения быстродействия системы в режиме стабилизации за счет снижения уровня возмущающего влияния колебаний упругих элементов конструкции, а также повьппения точности системы, она дополнительно снабжена управляющим автоматом, тремя блоками формирования линейных сигналов и блоком терминального управления, при этом выходы датчика скорости, блока сравнения и задатчика положения соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым входами блока формирования условий переключения и первым, вторым и третьим входами блока терминального управления, с первого по пятый выходы блока формирования условий переключения соединены соответственно с первого по пятый входами управляющего автомата, а шестой, седьмой и восьмой входы управляющего автомата связаны соответственно с первыми выходами первого, второго и третьего блоков фор1434403 ммрования линейных сигналов,, первый второй и третий выходы управляющего автомата соединены соответственно с входами первого, второго и третьего блоков формирования линеиных сигналов,. 5 а четвертый и пятый выходы управляю щего автомата соединены соответствен1но с четвертым и пятым входами блока терминального управления, первый, второй и третий входы блока формирования управления подключены соответственно к вторым выходам первого, второго и третьего блоков формирования линейного сигнала„ четвертый вход блока формирования управления соединен с выходом блока терминального управления,пятый ишестой входы — соот-ветственно с вторым и шестым выходами управляющего автомата, седьмой вход — с выходом задатчика положения.2. Система терминального управления по п,1, отличающаяся тем, что блок формирования линейного 25 сигнала содержит генератор линейного напряжения, инвертор, настраиваемый индикатор уровня и настраиваемый делитель напряжения, при этом вход блока формирования линейного сигнала со- )0 единен с первым и через инвертор с вторым входами генератора линейного напряжения, выход которого через настраиваемый индикатор уровня соедине т. с первым выходом блока форьялрова- „. ния линейного сигнала, а через настраиваемый делитель напряжегпля — с вторым выходом блока формирования линейного сигнала. 3. Система терминального управле- 4О нияпоп1,отличающаяся тем, что блок формирования линий переключения содержит формирователь модуля сигнала, множитель, первый, второй., третий и четвертый настраиваемые 4 усилители напряжения, релейный элемент, первый, второй и третий настраиваемые делители напряжения, а также первый, второй, третий и четвертый суьплаторы, при этом первый вход блока формирования линий переключения соединен с первым входом и через формирователь модуля сигнала с вторыми входами множителя, с входом третьего и входом четвертого настраиваемых усилителей напряжения, второй вход блока формирования линий переключения соединен с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого сумматоров,, третий вход блока формирования линий переключения через релейный элемент соединен с входами первого, второго и третьего настраиваемых делителей напряжения, выходы которых соединены с вторыми инвертирующими входами второго, третьего и четвертого сумматоров, выход множителя соединен с входами первого и второго настраиваемых усилителей напряжешля, выход первого настраиваемого усилителя напряжения подключен к второму входу первого сумматора, а выход второго настраиваемого усилителя напряжения подключен к третьим входам второго, третьего и четвертого сумма"торов, выходы третьего и четвертого настраиваемых усилителей напряжения подключены соответственно к четвер"тым входам третьего и четвертого сумматоров, выходы пе.- .вого, второго, третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с. первым, вторым„ третьим и четвертым выходами блока формирования линий переключения. ч, Система тержлнального управления по и l, отличающаяся тем, что блок формирования условий переключения содержит первый и второй формирователи модуля сигнала, первого по пятый множители, первый, второй, и третий индикаторы уровня,с перюго по пятый релейные элементы, элемент ИЛИ, первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, элемент И-НЕ, при этом первый, второй, тпетий, четвертый и седьмой входы блока формирования условий переключения соединены соответственно с первыми входами четвертого, третьего, второго, первого и пятого мнояжтелей, шестой вход — с вторыми входами с первого по пятый множителей и входом второго формирователя модуля сигнала, а пятый вход — с входом первого формирователя модуля сигнала, выход первого формирователя модуля сигнала связан с входами первого и второго индикаторов уровня, а вход третьего индикатора уровня связан с выходом второго формирователя модуля сигнала, выход первого, второго, третьего, четвертого и пятого множителей соединены соответственно с входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого релейьых элементов, выход первого индикаTGpc. уровня подклю"- ен к первому входу элемента ИЛИ, к второму входу ко! 4344О3 2Г 55 торого подключен выход первого релейного элемента, выходы второго и третьI era релейных элементов соединены соответственно с входами первого и вто5 рого инверторов, выход четвертого релейного элемента подключен к первому входу первого элемента И, выход пятого релейного элемента подключен к второму входу первого элемента И и 0 первому входу элемента И-НЕ, к второму входу которого подключен выход третьего индикатора уровня, выход элемента И-НЕ г оединен с первым входом второго элемента И, второй вход 15 которого связан с выходам второго индикатора уровня, выход второго элемента И соединен с первым выходом блока формирования условий переключения, выход первого элемента И вЂ” с вто-20 рым выходом, выход второго инвертора— с третьим выходом, выход первого инвертора — с четвертым выходом и выход элемента ИЛИ вЂ” с пятым выходом блока формирования условий переключе- 25 ния ° 5. Система терминального управления по п.l, отличающаяся тем, что управляющий автомат содержит с первого по десятый элементы ИЛИ, с первого по седьмой триггеры, причем первый вход управляющего автомата соединен с первыми входами восьмого и седьмого элементов ИЛИ, второй вход — с первым входом седьмого триггера и вторым входом седьмого элемента ИЛИ, третий вход — с первыми входами пятого и шестого элементов ИЛИ, четвертый вход — с первыми входами третьего и четвертого 40 элементов ИЛИ и первым входом пятого триггера, пятый вход — с первыми вхо-. дами первого и второго элементов ИЛИ и первым входом третьего триггера, шестой вход — с первым входом второ- 45 ro триггера и вторым входом первого элемента ИЛИ, седьмой вход — с вторыми входами третьего элемента ИЛИ и первым входом четвертого триггера, BocbMoH Bxop — c BTopblMH входами IIH того и шестого элементов ИЛИ, а девятый вход управляющего автомата соединен с первым входом первого триггера, вторыми входами второго, четвертого и восьмого элементов ИЛИ, а также третьими входами третьего, пятого и седьмого элементов ИЛИ, выходы с первого по шестой и восьмого элементов ИЛИ подключены соответственно к вторым входам с первого по седьмой триггеров, выход седьмого элемента ИЛИ связан с третьим входом шестого триггера, выход девятого элемента ИЛИ подключен к третьему входу третьего триггера, а выход десятого элемента ИЛИ подключен к третьему входу пятого триггера, первый выход управляющего автомата соединен с выходом первого триггера, третьим входом второго триггера и первым входом де-. вятого элемента ИЛИ, второй выход— с выходом третьего триггера, третьим входом четвертого триггера и первым входом десятого элемента ИЛИ, третий выход — с выходом пятого триггера и первым входом шестого триггера, четвертый выход — с выходом седьмого триггера, пятый выход — с выходом шестого триггера и третьим входом седьмого триггера, шестой выход управляющего автомата связан с выходом второго триггера и вторым входом девятого элемента ИЛИ, выход четвертого триггера подключен к второму входу десятого элемента ИЛИ, 6. Система терминального управления по п.1, отличающаяся тем, что блок формирования управления содержит первый и второй релейные элементы, элемент ИЛИ, первый, второй и третий множители, сумматор, инвертор, первый, второй и третий ключи, при этом первый, второй и третий входы блока формирования управления связаны с первыми входами первого, второго и третьего множителей, четвертый вход подключен к первому входу сумматора, пятый и шестой входы — к первому и второму входам элемента ИЛИ, седьмой вход блока формирования управления соединен с входом первого релейного элемента, выход которого связан с вторыми входами первого, второго и третьего множителей и пер вым входом первого ключа, второй вход первого ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, выходы первого, второго и третьего множителей, а также выход первого ключа подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому входу сумматора, выход которого связан с входом второго релейного элемента и первыми входами второго и третьего ключей, выход второго релейного элемента связан с вторым входом второго ключа и через инвертор с вторым входом 434403 22 третьего ключа, выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования управления. 7. Система терминального управления по п.I отличающаяся тем, что блок терминального управления содержит первый и второй множители, первый, второй и третий формиро- )p ватели модуля. сигнала, первый и второй сумматоры, с первого по шестой ключи, первый и второй усилители„ первый и второй релейные элементы, делитель, инвертор и источник посто- 15 янного напряжения, при этом первый вход блока терминального управления подключен к первому и второму входам первого множителя, второй вход— к входу первого формирователя модуля 20 сигнала, третий вход — к входу второго релейного элемента, четвертый вход — к первому входу третьего ключа, пятый вход блока терминального управления подключен к первым входам 25 первого, второго и четвертого ключей, выход первого множителя сЬединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого ключа„ второй вход первого 30 клю 1а связан с первым выходом источника постоянного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу второго ключа, выход второго ключа соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя мо дуля сигнала, а выход второго сумматора связан с входами второго формирователя модуля сигнала и первого релейного элемента, выход первого сумматора подключен к входам первого и втораго усилителей, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертой ключей, выходы третьего и четвертого ключей соединены с первым входомделителя,к второму входу которого подключен выход второго формирователя модуля сигнала, выход первого релейного элемента соединен с первым входом пятого ключа и через инвертор с первым входом шестого ключа, выход второго релейного элемента соединен с вторым входом шестого ключа и первым входом второго множителя, второй вход которого подключен к выходу делителя, а выход второго множителя соединен с вторым входом пятого ключа, выходы пятого и шестого ключей подключены к выходу блока терминального управления. 1434403 )434403! 4344(73 Составитель В.Хромов Редактор И. Горват Техред М. Ходанпч Корректор Л.Пилипенко Тираж 866 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5552/49 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
