Способ компенсации влияния помех на динамические свойства автоматических систем с ограничением

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 540255

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.07.74 (21) 2047621,:24 с присоединением заявки ¹

;51) N. Кл. G 05В 11/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3(088.8) Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 24.02.77 (72) Автор изобретения

А. С. K,î÷åòîâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ПОМЕХ

НА ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

С ОГРАНИЧЕНИЕМ

Государственный комитет

3 Приоритет

Предлагаемое изобретение относится к области нелинейных систем автоматического управления (САУ) и может быть использовано в системах автоматического управления летательных аппаратов, содсржащих элементы с ограничением и подверженных воздействию помех.

В системах с ограничением возможно забитие усилительного тракта помехой, которое может привести к ухудшению динамических свойств САУ.

Известны способы влияния помех. Одним из известных решений является способ, основанный на вычитании сформированного компенсирующего сигнала из управляющего сигнала и получения тем самым форсировки управляющего сигнала.

Недостаток этого способа состоит в том, что, если частота помехи, например первый тон упругих колебаний корпуса беспилотного летательного аппарата, близка к частоте полезното сигнала, то в процессе компенсации (вычитания) увеличиваются скорость изменения и амплитуда управляющего сигнала, что требует улучшения скоростной характеристики рулевого привода и расширения диапазона возможных перегрузок.

Улучшение скоростных характеристик рулевого привода связано с увеличением его мощности, а увеличение перегрузок требует упрочпения корпуса летательного аппарата, что трудно технически реализуемо, так как повышается вес рулевого привода и корпуса летательного аппарата.

5 Наиболее близким техническим решенисх к данному изобретению является способ компенсации влияния помех на динамические свойства систем с ограничением, основанный на сравнении управляющего сигнала, содер10 жащего помеху, с сигналом, пропорциональным величине ограничения, интегрировании разностного сигнала и его запоминании.

Недостатком известно го способа является то, что суммирование дополнительно сформи15 рованного компенсирующего сигнала (разряда интегратора) с управляющим сигналом приводит к появлению отрицательного фазового сдвига управляющего сигнала, содержащего помеху, параметры которой близки к параметрам полезного сигнала. Отрицательный фазовый сдвиг управляющего сигнала ухудшает динамические свойства САУ.

Целью настоящего изобретения является повышение точности компенсации при достижс25 нии параметров помехи, близких к парамет.рам полезного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что дифференцируют управляющий сигнал при выходе его из зоны ограничения и вычитают

33 запомненный проинтегрированный сигнал из

540255

15

35

50 управляющего сигнала с момента равенства нулю продифференцированного сигнала до момента равенства нулю проинтегрированного сигнала.

В результате того, что вычитание компенси; .рующего сигнала из управляющего осуществляется в момент возрастания амплитуды помехи, сглаживается управляющий сигнал, снижаются требования к скоростной характеристике рулевого привода и допустимой перегрузке, а образующееся фазовое опережение (форсировка) улучшает динамические свойства САУ с ограничением.

На фиг, 1 изображена блок-схема замкнутой системы автоматического управления, являющаяся примером реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 и 3 представлены осциллограммы, поясняющие работу СЛУ.

Система управления содержит усилитсльпреобразователь 1 САУ, элемент 2 с ограничением, звено 3 с зоной нечувствительности, пропорцио нальной зоне ограничения, интегратор

4, коммутатор 5, дифференцирующее устройство б, сумматоры 7 и 8.

В линейном режиме работы СЛУ (без ограничения) сигнал с выхода звена 3 на вход интегратора 4 не поступает, так как амплитуда управляющего сигнала Х,„, состоящего из полезного сигнала А и помехи Х, меньше зоны ограничения Н звена 3. Интегратор 4, постоянная времени интегрирования которого пропорциональна полосе пропускания САУ, не заряжается. Епо выходной сигнал f равен нулю.

Компенсация влияния ограничения помехи Х„ отсутствует.

Как только управляющий сигнал Х„превысит уровень Н насыщения САУ, например из-за действия помехи Х„, приведенной ко входу сумматора 8, то элемент 2 (силовой механизм привода) встанет на ограничительный упор, а интегратор 4 начнет при этом интегрировать выходной сигнал звена 3. Выходной сигнал звена 3 в режиме насыщения пропорционален,разности между уровнем ограничения H и управляющим сигналом Х,.„.

При выходе САУ из зоны насыщения выходной сигнал звена 3 равен нулю, так как

Х,,-(Н. Интегрирование прекращается. Однако заряд на интеграторе 4, величина которого пропорциональна ограниченной части управляющего сигнала Х,, сохраняется (запоминаются) . Как только Выходной сигнал Хвых до стигнет экстремального значения (первая производная при этом равна будет нулю), то в этот момент с выхода дифференцирующего устройства б поступит сигнал на управляющий вход коммутатора 5. Он разрядит интегратор 4 и подключит при этом его цепь разряда ко входу сумматора 7. Выходной сигнал интегратора 4 является компенсирующим сигналом.

Компенсирующий сигнал вычитается из управляющего сигнала Х„, При этом в зависимости от параметров помехи во время компенсации и величины заряда интегратора 4 происходит сглаживание (см. фиг. 2) либо некоторос увеличение амплитуды (см, фиг. 3) управляющего сигнала. Это приводит к улучшению динамических свойств СЛУ с ограничением, так как первая (осповная) гармоническая составляющая управляющего сигнала приобретает форсирующие свойства за счет действия компенсирующего сигнала.

Использование предлагаемого способа компенсации влияния помех на динамические свойства автоматических систем с ограничепием обеспечивает по сравнению с существующими способами то преимущество, что повышается точность компенсации влияния ограничения помехи, параметры которой близки к параметрам полезного сигнала, что особенно важно для условно-устойчивых САУ, к которым относятся системы управления беспилотных летательных аппаратов.

Формула изобретения

Способ компенсации влияния помех на динамические свойства автоматических систем с ограничением, основанный на сравнении управляющего сигнала, содержащего помеху, с сигналом, пропорциональным величине ограничения, интегрировании разностного сигнала и его запоминании, отл и ч а ющий с я тем, что, с целью повышения точности компенсации при параметрах помехи, близких параметрам полезного сигнала, ди фференцируют управляющий сигнал при выходе его из зоны ограничения, вычитают запомненный проинтегрированный сигнаал из управляющвго сигнала до момента равенства нулю проинтегрированного сигнала.

540255 (Р. /е 7

Составитель В. Гуоанов

Текред Е. Петрова

Редактор Ф. Хлебников

Корректор Т. Добровольская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3015/15 Изд. № 377 Тира>к 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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