Следящая система
Изобретение относится к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданной величины, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения . Целью изобретения является повышение быстродействия и динамической точности следящей системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части . Система содержит блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, два ключа 3, 11, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, два устройства выборки хранения 8, 13, два управляемых усилителя 9,14, измеритель скорости 12, два формирователя импульсов 18, 17, устройство синхронизации 16, пороговый элемент 16, сумматор 10. 1-2-3-4-5-6-7- 1, 1-8-9-10-11-4, 1-15-17-9-10, 1-16-18-3, 17-16, 17-8,17-13-14-10, 17-14, 18-3, 18-11, 7-12-13. 2 ил. СО
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (л)з G 05 В 11/14
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1
:;\
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
7-12-13. 2-ил. (21) 4872817/24 (22) 09.10.90 (46) 23.07.93, Бюл. № 27 (72) В.И.Гостев, B,В.Оноприенко, B.È,Ïîливанов и В.Н.Поречный (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 776699448855,, кКл, G 05 В 11/14, Авторское свидетельство СССР
¹ 911457, кл. G 05 В 11/14, Авторское свидетельство СССР
¹ 1607082,,кл. G 05 В 11/14, 1980. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения ат заданной величины, и мажет быть использовано в системах автаматиче„„ 4 „„1829024 А1 ского регулирования промышленного назначения. Целью изобретения является повышение быстродействия и динамической точности следящей системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части. Система содержит блок сравнения 1, корректирующее устройства 2, два ключа 3, 11, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, два устройства выборки хранения 8, 13. два управляемых усилителя 9,14, измеритель скорости 12, два формирователя импульсов 18, i7, устройство синхронизации 16, пороговый элемент 16, сумматор 10, 1-2-3-4-5-6-71, 1-8-9-10-11-4, 1-15-17-9-10, 1-16-18-3, i7-16, 17-8,17-13-14-10, 17-14, 18-3, 18-11, 1829024
Изобретение относится к области автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданной величины, а именно к следящим системам, к которым предъявляются высокие требования по точности и быстродействию, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения.
Целью изобретения является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части.
Введение в следящую систему новых элементов и связей позволяет реализовать в ней переходные процессы без перерегулирования за минимальное время T=nh при нулевых начальных условиях по скорости, где
h — длительность одного шага регулирования; п — число шагов, равное порядкудифференциальных уравнений, описывающих динамику САУ, а также обеспечить высокую динамическую точность за счет включения корректирующего устройства при малых значениях ошибки.
На фиг. 1 представлена структурная схема следящей системы; на фиг. 2 — эпюры напряжений следящей системы 4-го порядка и вид ее переходного процесса, Следящая система содержит последовательно соединенные блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, ключ 3, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6 и объект регулирования 7, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 1. Выход этого блока подключен также через последовательно соединенные устройство выборки — хранения (УВХ) 8, управляемый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилителя 4, Выход обьекта регулирования 7 через последовательно соединенные измеритель скорости 12, УВХ 13, управляемый усилитель 14 подключен ко второму входу сумматора 10. К выходу блока сравнения подключены устройство синхронизации 15 и пороговое устройство
16. Выход устройства синхронизации 15 подключено ко входу формирователя импульсов 17, первый выход которого подключен к управляющим входам УВХ 8 и УВХ 13, второй — к управляющим входам управляемых усилителей 9 и 14, а третий ко второму входу порогового элемента 16. Выход порогового элемента 16 подключен ко входу формирователя импульсов 18, первый выход которого подключен к управляющему входу
55 ключа 3, а второй — к управляющему входу ключа 11.
Корректирующее устройство может быть выполнено в виде звена на резисторах и конденсаторах с передато гной функцией
wy) — ——
Т1 Т P +(Т (1+RZ/R1) P+1
Следящая система работает следующим образом, При отсутствии на входе системы задающих воздействий величина ошибки ® (фиг. 2б) на выходе блока 1 тождественно равна нулю и по абсолютному значению не превышает зону нечувствительности порогового элемента. Пороговый элемент и последовательно с ним включенный формирователь импульсов вырабатывают такие импульсы, что первый ключ замкнут, а второй разомкнут. Таким образом, следящая система замкнута через последовательно включенные блок сравнения, корректирующее устройство, первый ключ, предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель, обьектуправления и первый вход блока сравнения. Прохождение сигнала не изменится, если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового элемента. Известно, что включение корректирующего устройства с требуемыми характеристиками позволяет уменьшить динами еску о ошибку следящей системы, При подаче на вход САУ такого::-:адающего воздействия (фиг, 2а), чтобы сигнал ошибки системы ф) (фиг. 2б) с выхода блока сравнения превысил зону нечувствительности порогового элемента (фиг, 2в), последний вырабатывает импульсы для формирователя импульсов 18 (фиг, 2 r,ä), который в свою очередь переключает ключи, Первый ключ размыкается, второй ключ— замыкается, Одновременно сигнал ошибки поступает на вход ус.-ройства синхронизации. На выходе последнего формируется импульс синхронизации (фиг. 2е), который подается на вход формирователя импульсов
17, с первого выхода которого снимаются короткие импульсы с периодом Т для управляющих выходов УВХ 8 и 13 и импульсы для управляющих входов управляемых усилителей 9,14, Ошибка системы ф) запоминается в УВХ 8 на период T=nh, где n — порядок дифференциального уравнения, которым описывается предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный дви1829024
55 гатель и объект управления, а h — длительность одного управляющего импульса.
Также в YBX 13 запоминается сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного двигателя на период Т-nh. В различные периоды и, 2h, Зп и 4п с выхода управляемого усилителя 9 снимаются импульсы различной полярности и амплитуды (фиг. 2з), которые определяются величиной и полярностью сигналов рассогласования
САУ, а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя в каждом интервале регулирования. Аналогично с выхода управляемого усилителя 14 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности (фиг, 2и), которые определяются величиной и полярностью значений скорости объекта управления, а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 14 в каждом интервале регулирования. В сумматоре 10 происходит сложение сигналов с выходов управляемых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подается на вход предварительного усилителя, с выхода которого снимается напряжение Пудр (фиг.
2к). После срабатывания устройства синхронизации и формирователя импульсов 17 схемы последнего и порогового элемента запрещают переключение порогового элемента и формирователя импульсов 18 и ключей 3, 11 до полной отработки САУ ошибки под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10 за время Т = nh, Под воздействием данного управления объект регулирования отрабатывает ошибку САУ за интервалов без перерегулирования. Вид переходного процесса в следящей системе показан на фиг.2л. После этого схема возвращается в исходное состояние, Таким образом, в предлагаемой системе, благодаря реализации контура управления при относительно большой ошибке с переменным коэффициентом усиления достигается увеличение быстродействия, а реализация контура управления с помощью корректирующего устройства позволяет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине.
Экспериментальные исследования показали, что по сравнению с прототипом быстродействие системы повышается в 3...3,5 раза, а динамическая ошибка системы уменьшается в 1,1...1,2 раза.
Формула изобретения
Следящая система, содержащая сумматор, два ключа, предварительный усилитель, последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект регулирования, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого является входом системы, пороговое устройство, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к управляющим входам ключей, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в нее введены корректирующее устройство, два устройства выборки и хранения, устройство синхронизации, второй формирователь импульсов, два управляемых усилителя, измеритель скорости, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранения, устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу блока сравнения, выход корректирующего устройства через первый ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход первого устройства выборки и хранения через последовательно соединенные первый управляемый усилитель, сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход объекта регулирования через последовательно соединенные измеритель скорости, второе устройство выборки и хранения, второй управляемый усилитель соединен с вторым входом сумматора, при этом выход устройства синхронизации соединен с входом второго формирователя импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и второго устройства выборки и хранения, второй выход — к управляющим входам первого и второго управляемых усилителей, а третий выход — к второму входу порогового элемента.
1829024 м ма
I р? !
ФУУI (Реда кто р Т. И ва нова
Заказ 2475 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 У а}
Р г
Р) Ц
Составитель В,Гостев
Техред М. Горгентал Корректор Л,Пилипенко
