Следящая система

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4243152/24 — 24 (22) 12.05.87 (46) 23.11.88. Бюл. Ф 43 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.Ю.Чернов, Е.B.Сударикова, С.Ю.Чернов и С.В.Степанов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1012195, кл. G 05 В 11/00, 1983

Авторское свидетельство СССР

Ф 993202, кл. G 05 В 11/01, 1983. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ,(57) Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к следящим системам приборного назначения, и может использоваться в следящих системах минимальной массы и габаритов, требующих высокой надежности. Изобретение целесообразно использовать в авиационных и транспортных приборах, в опорно-поворотных маломощных меха„„SU„„1439529 А 1 низмах моделирующих стендов, роботах-манипуляторах, при автоматизации технологических процессов. Целью изобретения является повышение надежности следящей системы при сохранении массогабаритных показателей. Работоспособность следящей системы при отказе двигателя обеспечивается тем, что в нее дополнительно введены сглаживающий фильтр, компаратор, первый и второй коммутаторы, ключ и блок коррекции. Этим достигается способность следящей системы автономно обнаружить факт отказа двигателя и перестроить структуру системы так, чтобы ее работоспособность непрерывно сохранялась.

Следящая система сохраняет способность отрабатывать входное воздействие при использовании тахогенератора в качестве двигателя, а отказавший двигатель системы из работы исключается. 2 ил.

1439529

Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к,следящим системам приборного назначения, и может использоваться в следящих системах минимального веса и габаритов, требующих высокой надежности. Прежде всего это слецящие системы классической структуры, содержащие основные элементы вида: измеритель рассогласования, усилитель, двигатель, тахогенератор, редуктор, Изобретение целесообраз,но использовать в авиационных и транспортных приборах,в опорно-поворотных маломощных механизмах моде.пирующих стендов, роботах-манипуляторах, при автоматизации технологических процессов, Наибольшее значение взобретение имеет для систем,в которых двигатель работает в напряженном динамическом режиме и имеет наиболь- шее число отказов среди других элементов.

Цель изобретения — повышение надежности при сохранении массогабаритных показателей сЛедящей системы.

На фиг.1 представлена блок-схема системы; на фиг.2 — вариант выполнения блока коррекции на базе интегрс дифференцирующего звена.

Следящая система содержит измеритель 1 рассогласования, сумматор 2, усилитель 3 с переменным коэффициентом усиления, усилитель 4 мощности, двигатель 5,, тахогенератор 6, редуктор 7, сглаживающий фильтр 8, компаратор 9, первый и второй коммутаторы 10 и 11, ключ 12 и блок 13 коррекции, Рассмотрим работу предлагаемой следящей системы в режиме с исправным двигателем. В начальный момент работы системы с исправным двигателем 5 на выходе измерителя 1 рассогласования появляется сигнал, пропорциональный всплеску рассогласова- ния. Длительность всплеска определяется быстротой отработки .рассогласования следящей системой, С выхода измерителя 1 рассогласования всплеск поступает на сглаживающий фильтр 8 с большой постоянной времени. Кратковременный всплеск рассогласования подавляется фильтром 8. При исправнсм двигателе 5 сигнал на выходе фильтра 8 близок к нулю и, следовательно.оказывается меньше порога срабатывания компаратора 9. Компаратор 9 не срабатывает. Сигнал рас-. согласования с измерителя 1 рассогласования поступает также на первый вход сумматора 2, где происходит его суммирование с сигналом скоростной обратной связи, поступающим на второи вход сумматора 2. Выходной сигнал сумматора 2 поступает на усилитель 3 с переменным коэффициентом усиления.

При исправном двигателе 5 сигнал, поступающий от компаратора 9 на второй управляющий вход усилителя 3, равен нулю, и в этом случае коэффициент усиления усилителя 3 ранен расчетному значению коэффициента усиления для системы с исправным двигателем 5. Усиленный сигнал с выхода

20 усилителя 3 поступает на второй вход коммутатора 10 и через его нормально замкнутые контакты на выход этого коммутатора 10. Так как при исправном двигателе 5 на первом входе

25 коммутатора 10 отсутствует управляющий сигнал от компаратора 9, то сигнал с третьего входа коммутатора 10 не проходит на его выход. Сигчал с первого коммутатора 10 поступает на усилитель 4 мощности, после усиления на котором он поступает на вход второго коммутатора 11. При отсутствии сигнапа от компаратора 9 на управляющем входе он проходит на первый выход этого коммутатора, соединенный с управляющей обмоткой двигателя 5. Двигатель 5 приводится во вращение и через редуктор 7 поворачивает вал объекта на величину угла, пропорционального рассогласованию, т.е. до тех пор, пока разность между величиной входного воздействия и углом поворота объекта не станет равной нулю. Сигналы на первом и втором входах измерителя 1 рассогласования одинаковы. Выходной вал двигателя 5 соединен с тахогенератором 6, который вырабатывает напряжение,пропорциональное скорости вращения двигателя 5. Сигнал скоростной обратной связи с выхода тахогенератора 6 — . с его сигнальной обмотки — поступа° ет на второй вход кпюча 1 2 и при отсутствии управляющего сигнала от компаратора 9 на входе этого ключа проходит без изменений через ключ 12 на второй вход сумматора 2.

Рассмотрим работу предлагаемой следящей системы в режиме с отказав!

439529!

50 димом уровне.

55 шим двигателем. При отказе двигателя

5 на выходе, измерителя 1 рассогласования присутствует длительный постоянный сигнал рассогласования значительной величины. Этот сигнал, беспрепятственно пройдя через .фильтр 8, поступает на компаратор 9, который срабатывает и подает управляющие сигналы на второй вход усилителя 3 с переменным коэффициентом усиления и на первые управляющие входы коммутаторов

10 и 11 и ключа 12. При этом дальнейшая работа следящей системы происходит следующим образом. Сигнал с изме. рителя 1 рассогласования поступает на первый вход сумматора 2 и с него подается без изменений »а усилитель

3. Сигнал поступает на первый вход усилителя 3 с переменным коэффицие»том усиления, »а второй вход которого поступает управляющий сигнал от компаратора 9. При этом коэффициент усиления усилителя 3 скачкоооразно .изменяется и принимает значение, со,ответствующее динамике системы с тахогенератором в качестве исполни тельного, двигателя. Выходной сигнал усилителя 3 поступает на блок 13 коррекции, представляющий собой интегродифференцирующую цепочку. Блок

13 служит для коррекции амплитудночастотной характеристики следящей системы с отказавшим двигателем 5 и . приведения ее к виду, соответствующему или близкому к характеристике этой системы при исправном двигателе 5.

Выходной сигнал блока 13 коррекции поступает на третий вход коммутатора 10, на первый вход которого подается управляющий сигнал компаратора

9. При этом на выход коммутатора 10 проходит только сигнал с блока 13 коррекции, а выходной сигнал усилителя 3 с переменным коэффициентом усиления, подающийся непосредственI но на второй вход коммутатора 10, на его выход не проходит, С выхода первого коммутато ;за 10 сигнал подается на усилитель 4 мощности, откуда поступает на второй вход коммутатора 11, на первый вход которого подан управляющий сигнал от компаратора 9.

В результате сигнал усилителя 4 мощности теперь проходит на второй выход коммутатора 11 и далее поступает на сигнальную обмотку тахогенератора б.

При этом с первого выхода коммутатора !!»а обмотку управления отказавшего двигателя 5 сигнал не подается.

Сигналом, поступающим с второго выхода коммутатора 11, тахогенератор

6 приводится во вращение и вращает соединенный с ним выходной вал двигателя 5. Вал двигателя 5 через редуктор 7 »оворачивает вал объекта на величину угла, пропорционального рассогласованию.

При отказе двигателя 5 на первый вход ключа 12 поступает управляющий сигнал компаратора 9, размыкающий ключ 12 »о его второму сигнальному входу, в результате сигнал с ключа

12 на второй гход сумматора 2 не проходит, цепь размыкается. Коррек- i ция амплитуд»о- частот»ой характеристики в следящей системе с отказавшим двигателем 5 производится уже

»е по сигналу тахогенератора б, а с помощью блока !3 коррекции. Следящая система сохраняет работоспособ»ость с отказавшим двигателем и поворачивает выходной вал за счет вра щающего момента, создаваемого тахоге»ератором о. Таким образом, предложенная следящая система устойчива к отказам двигателя, Она способна автономно обнар юзть факт отказа двигателя и перестроить свою структуру так, чтобы ее работоспособность непрерывно сохранялась. Следящая система сохраняет способность отрабатывать входное воз-. действие при использовании тахогенератора в качестве двигателя, а отказавший двигатель системы из работы исключается, Поскольку тахогенератор входит в состав системы первоначально как элемент, обеспечивающий ее коррекцию, то указанное его новое применение можно рассматривать как адаптацию системы к отказу за счет мобилизации внутренних ресурсов.Массогабаритные показатели предложенной системы при достижении ею повышенной надежности не увеличиваются, так как отпадает необходимость в дублировании двигателя аналогичным элемен том. Важно, что габариты и вес системы остаются на минимально необхоформула изобретения

Следящая система, содержащая последовательно соединенные измеритель

1439529 рассогласования, сумматор и усилитель с переменным коэффициентом усиления, усилитель мощности и двигатель, вал которого механически соединен с валом тахогенератора и через редуктор с вторым входом измерителя рассогласования, первый вход которого является входом следящей системы, отличающаяся тем. что, с целью повьпцения надежности при сохранении массогабаритных показателей следящей системы, введены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, компаратор и первый коммутатор, второй коммутатор, ключ и блок .. коррекции, причем вход сглаживающе-го фильтра подключен к выходу измерителя рассотласования, информационньп вход первого коммутатора подключен к выходу усилителя с переменным коэффициентом усиления, а выход — к входу усилителя мощности, управляющий вход второго коммутатора подключен к выходу компаратора, информационный вход — к выходу усилителя мощности, первый выход — к управляющей обмотке двигателя, а второй выхор — к сигнальному входу-выходу

10 тахогенератора, управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора, информационный вход — с сигнальным входом тахогенератора, а выход — с вторым входом сумматора, вход блока

1Á коррекции подключен к выходу усилителя с переменным коэффициентом усиления, а выход — .к третьему входу первого коммутатора, выход компаратора соединен с управляющим входом

20 усилителя с переменным коэффициентом усиления, 1439529.Составитель Т.Нефедова

Техред Л.Олийнык . Корректор Н.Король

Редактор В.Данко

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6072/45

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