Следящая система комбинированного регулирования

 

328427

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6oIos Советокиа

Сециалистическиа

Ресоублив

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.VI I.1968 (№ 1255198/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02.11.1972. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 10. IV.1972

М. Кл. 6 05Ь 13/02 комитет оо делам иаоаретеиий и открытий ори Совете Министров

СССР

УД К 621.316.71-503.53 (088.8) Лвторы изобретения

Б. В. Новоселов, Ю. С. Горохов и А. А. Кобзев

Заявитель

СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА КОМБИ Н И РОВАН НОГО

P EГУЛ И РОВА H ИЯ

Изобрстеппе относится к системам автоматического регулирования (следящпе системы комбинированного регулирования ССКР) и предназначено для высококачественного воспроизведения сложных сигналов, поступающих на вход системы в виде напряжений, при стационарных случайных помехах во входном сигнале.

Известны следящие системы комбинированного регулирования, содержащие элемент сравнения и блоки основного контура следящей системы, а также соединенный с входом следящей системы первый дифференцпатор, выход которого подключен к блоку с регулируемым пределом насыщения. Блок с регулируемым пределом насыщения связан с входом блоков основного контура следящей системы и с вторым дифференциатором, соединенным через второй блок с регулируемым пределом насыщения с входом блоков основного контура следящей системы.

Системы такого типа при хорошем качестве переходных процессов и необходимой динамической точности плохо фильтруют помехи, так как у них широкая полоса пропускания, и наоборот, при достаточно хорошей фильтрации помехи во входном сигнале они имеют затянутые переходные процессы при отработке входного воздействия (ВВ) типа 1 (t) и малую динамическую точность, обусловленную узкой полосои пропускания системы.

Предлагаемая система отличается тем, что она содержит контур самонастройки, выпол5 пенный из последовательно соединенных фильтра высокой частоты и усреднителя, выход которого связан с вторым дифференциатором, а вход фильтра подключен к выходу элемента сравнения.

10 Введение контура самонастройки предлагаемого типа дает возможность путем изменения полосы пропускания системы в зависимости от параметров полезного входного воздействия (ВВ) получать необходимую точность

15 воспроизведения полезного ВВ в рабочей полосе частот и при заданном ВВ обеспечивать наилучшую фильтрацию помехи, что значительно улучшает качественные показатели

CCKP (исправность работы, потребление

20 мощности и т. д.) ..

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемой следящей системы комбинированного регулирования; на фиг. 2 — изменение полосы пропускания CCKP при изменении постоян25 пой времени дифференцнрующего звена.

Схема включает элемент 1 сравнения, выделяющий сигнал ошибки; блоки 2 основного контура ССКР, состоящие из силовых элементов и корректирующих устройств; первый

30 дпфференцпатор 3 с передаточной функцией

328427

K>(P) =- сср, где cc — коэффициент усиления, Р— оператор дифференцирования, блок 4 с регулируемым пределом насыщения; блок 5 выделения медленно меняющейся составляющей полезного сигнала; второй дифференциатор б, имеющий передаточную функцию "= +. (1) с управляемыми постоянной времени дифференцирования Т и коэффициентом усиления Р; блок 7 с регулируемым пределом насыщения, блок 8 выделения медленно меняющейся составляющей полезного сигнала; фильтр 9 высокой ча тогы; усреднитель 10, выполненный, например, из двухполупериодного выпрямителя и фильтра, выделяющего напряжение, пропорциональное ошибке системы, используемое для управления коэфициентом усиления Р и постоянной времени дифференцирования Т.

Принцип действия данной схемы основан на том свойстве ССКР, что нулевые установившиеся ошибки получаются при различных параметрах компенсирующих устройств.

В линейной следящей системе комбинированного регулирования блоки 2 основного контура, дифференциаторы 8 и б имеют передаточные функции

Ko(1 + тР)

1(1+ т,Р)(1+ тР)

К,(P) = иР, 1(а()— (2)

1-;т

После преобразований условия равенства нулю первых коэффициентов ошибок выполняются при

2:

1 к т,+т,— т, (3)

KP

При изменении постоянной времени дифференцирования Т дифференциатора б значительно меняется полоса пропускания системы.

На фиг. 2 приведены амплитудно-частотные характеристики системы, рассмотренной в данном примере:

Ко=8,54; T —— 1,2 сек; Т вЂ”вЂ” 0,289 сек; Ts=

=0,0138 сек; Т=0,001 сек (кривая 11) и

Т=0,5 сек (кривая 12).

Система с узкой полосой пропускания, соответствующей кривой 12, хорошо фильтрует помеху, но в то же время имеет меньшую динамическую точность при обработке полезного ВВ типа Q(t) =Oisin

BB с малой частотой. При этом ошибка от полезного ВВ оказывается малой, а фильтрация помехи наилучшей.

ССКР с амплитудно-частотной характеристикой, соответствующей кривой 11, имеет уже

50 большую точность при отработке полезного

ВВ, но намного хуже фильтрует помеху. Такая характеристика системы требуется при отработке полезного ВВ типа 0 (/) =O>sin t с максимальными амплитудой и частотой ВВ.

Если тип и параметры полезного ВВ изменяются достаточно медленно, то введение контура самонастройки, меняющего полосу пропускания системы путем изменения постоянной времени и коэффициента усиления дифференциатора б по зависимости (3), дает значительный эффект.

Следящая система комбинированного регулирования, выполненная по предлагаемой схеме, работает следующим образом.

Пусть на вход ССКР поступает ВВ вида

0 (t) =Q>t+n(t), где n(t) — стационарная случайная помеха типа белый шум. Ошибка системы, выделяемая элементом сравнения, определяется только помехой. Фильтром 9 высокочастотные составляющие помехи отфильтровываются, а низкочастотные поступают на усреднитель 10. Напряжение на выходе усреднителя определяется величиной помехи. При данном ВВ параметры дифферепциатора б выбираются таким образом, чтобы ССКР имела минимальную полосу пропускания (T максимальное), т. е. обеспечивалась наилучшая фильтрация помехи.

Если на вход системы поступает входное воздействие 0 (t) =Blsin t+n(t), о)1, где

О,з1по1 — стационарная случайная помеха типа белый шум, то ошибка, выделяемая элементом сравнения, состоит из ошибки от полезного ВВ, имеющей низкочастотные составляющие, и из ошибки определяемой помехой.

На усреднитель 10 подается уже большая величина, и напряжение на его выходе увеличивается. Если величина ошибки при данном

ВВ превосходит допустимую, т. е. напряжение на выходе усреднителя 10 превышает определенную величину, то это напряжение изменяет постоянную времени дифференциатора б, увеличивает полосу пропускания на такую величину, чтобы ошибка по окончании переходного процесса не превышала допустимую, При медленном изменении параметров ВВ в ССКР поддерживаются на заданном уровне точность воспроизведения полезного ВВ и оптимальная фильтрация помехи.

Предмет изобретения

Следящая система комбинированного регулирования, содержащая элемент сравнения и блоки основного контура следящей системы, а также соединенный с входом следящей системы первый дифференциатор, выход которого подключен к блоку с регулируемым пределом насыщения, который связан с входом блоков основного контура следящей системы и с вторым дифференциатором, соединенным через второй блок с регулируемым пределом насыщения с входом блоков основного контура следящей системы, отличающаяся тем, что, с

328427

Фиг /

Фиг.2

Составитель 3. Маркова

Текред 3. Тараненко

Корректор О. Тюрина

Редактор И. Грузова

Заказ 7!2/13 Изд. М 183 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 целью оптимальной фильтрации помехи во входном сигнале при заданной динамической точности системы, она содержит контур самонастройки, выполненный из последовательно соединенных фильтра высокой частоты и усреднителя, выход которого связан со вторым дифференциатором, а вход фильтра подключен K выходу. элемента сравнения.