Система управления

 

Союз Советски к

Соцнапнстнческнк респубннк (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 23.04.76 (2l ) 2353243/1824 с присоединением заявки М—

Ьвударстввввый кеиитвт

COCA ю Феи вмбретеннв и еткритнв (23) Приоритет. Опубликовано 05,02.80. Бюллетень Рй 5

Дата опубликования описания 07,02,80 (72) Авторы изобретения

-А. Ю. Йворниченко, Г. r. Палиенко и д. С, щумеляк (7l) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и может найти широкое применение при построении вьтсокоточньтх .следящих систем.

Известны системы управления, в которых имеются корректирующие устройства, S предназначенные для коррекции переходного процесса при скачкообразном измене« нии ошибки Pl).

Известные системы характеризуются то сложностью при реализации и не обеспечивают полного устранения перерегулирования.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенному изобретению является система, содержащая измеритель рассогласования, выход которого через" последовательно соединенные первый сумматор, усилитель и исполнительный механизм связан со входом объекта регулирования, датчик скорости объекта регулирования, выход которого через ключ подсоединен ко входу первого сумматора, внализатОр знакОв сигналОв, Выход которого подключен к управляющему входу ключа (2) .

Недостатком известной системы явля»ется то, что в ней принципиально отсутствует возможность устранения перерегулирования, а время переходного процесса системы остается значительным ввиду того, что тормозящий сигнал с датчика скорости вводится без упреждения после того, как сигнал рассогласования уже поменял свой знак (т.е. с опозданием). При больших скачкообразных изменениях сигнала рассогласования известная система отрабатывает их с постоянной скоростью при насыщении усилительных каскадов (кроме участков разгона и торможения).

Бель изобретения - устранение перерегулирования и уменьшение времени переходного процесса при скачкообразном изменении ошибки.

Поставленная цель достигается тем, Л что в систему введен дифференциатор, второй сумматор, первый и второй нульорганы, при этом выход измерителя рас3 7143 согласования соединен со входами дифференциятора и второго нуль-оргеня, выходы первого и второго нуль-оргвнов подключены ко входам анализаторе энеков, входы второго сумматоре соединены с выходами измерителя рессоглесовения, дифференциятора и второго нуль-органе, е выход — со входом первого нуль-оргвня.

Функциональная схеме предложенной системы представлена ня фиг. 1, времен <0 ные диеграммы, иллюстрирующие работу системы, представлены не фиг. 2. Системе содержит первый и второй нуль-органы 1, 2, дифференциетор 3, первый и второй сумматоры 4, 5, анализатор зне- 15 ков 6, датчик скорости 7, ключ 8, измеритель рвссоглесоввния 9, усилитель 10, исполнительный мехвнизм 11, объект регулирования 12. На фиг, 2 обозначены:

0 сигнел ошибки; О, — сигнал про 20 иэводной or oUl86KB Оп„р - эталонный пороговый сигнал; U „- сигнал скорости; — корректирукаций сигнал; t,1 — момент изменения знака сигнала производной ог ошибки; 4 — момент равенства сигне-

as производной. от ошибки сигналу ошибки и 3RopoFoBQMy сигнелув

Система рвбответ следующим образом.

При отработке медленно меняющихся управляющих сигналов в установившемся 30 режиме следящая системе работает кяк аинейняя системе с малой скоростной сшибкой.

5() 4

Сигляп ня выходе диффе,. енциатора 3 (Liow ) при этом имеет форму, показанную ня фиг, 2, б.

Тяк кяк в моменты времени от 0 до

6-t знак указанного сигнала и соответственно знак сигнале ня выходе нуль-органа 1 щюдолжяет соответствовать знаку сигналя 5 ня выходе нуль-органа 2, то ключ 8 остается закрытым и система при отработке сигнала ошибки рязгоняе-.ся по предельной кривой. Несмотря ня то, что в момент времени сигнал не выходе дифференциаторв 3 меняет знак, знак сигнала не выходе суммвторя 5 не меняется, так квк сигнал ошибки Ua превышает по абсолютной величине сигнел Ug

На фиге 2, я счгнелы Ц,-, и Цп попор казаны с обратным знаком. Система отрабатывает сигнал ошибки по предельной кривой (с максимальной 1скоростью ),:

В момент времени tg сигнал ошибки сравнивается по величине с сигналом не выходе дифференцияторв 3, знак сигнала не выходе сумматоре 5, я следовательно, и не выходе нуль-органе 1 меняется. Ввиду несоответствия знаков ня входех анализатора знаков 6 на его выходе начиняет формироваться импульс упрявляк»: его сигнала (U»qp не фиг. 2, в), открывающий ключ 8. Сигнал обратной связи с датчика скорости 7 начиняет вводиться через сумматор 4 в усилительный тракт систeмы °

Величина сигнала производной от ошиб- ки U> т.е. сигнал нв выходе дифференинетора 3 близок к нулю и не превышает установленного порогового значения 0 a<> которое aeaaercs суммированием в необходимом мас|птебе сигнала с выходе нуль

40 оргвне 2, определяющего знак сигнала ошибки, и сигнала ошибки. Поэтому знак савелов на выходе сумматора 5 и нульоргана 1 соответствует знаку сигнала ня выходе нульоргана 2. При этом управляю- щий сигнал на выходе анализаторе знаков

6 отсутствует, ключ 8 закрыт и сигнвл скоростной обратной связи не цодяется нв вход сумматора 4. Выходной сигнал сумматора 8 соответствует входному сиг$0 нвлу ошибки.

При появлении на входе системы задающего сигнала, вызывающего скачкообразное, ступенчатое изменение ошибки, систе55 мя отрябвтыввет его с максимальной скоростью, устяновившейСя после участка разгона двигвтеля (см. фиг. 2, я, г моменты времени от 0 до 4 ).

Величине и коэффициент суммирования корректирующего сигнала {фиг. 2, д) выбираются достаточно большими по сравнению с величиной и коэффициентом суммирования сигнала ошибки. Поэтому в момент времени 1 сигнал не выходе сумматора 4 меняет знак на противоположный, соответственно знаку корректирующего сигнале. 3я счет создения режиме противовключения путем подключения глубокой жесткой обратной связи в момент начинается интенсивное торможение в системе (учесток tg-t.p не фиг. 2).

При этом одновременно со снижением скорости и продолжающимся уменьшением сигнала ошибки происходит уменьшение сигналя не выходе дифференциаторя 3, Момент включения жесткой обратной связи выбирается исходя из того, чтобы при снижении ошибки до нулевого или установившегося значения скорость в системе успела уменьшится до нулевой или установившейся и чтобы время торможения в системе было минимальным.

7143

В реальной системе момент включения

4р зависит от ее параметров (моментов нагрузки и инерции, редукции, постоянной времени усилителя и исполнительного механизма) и выбирается соо1вотствук

«цим масштабу суммирования текущих зна««ений сигналов «««входах сумматора 5.

При этом пороговый сигнал О ««ов,подаваемый на сумматор 5 с выхода нульоргана 2, мало влияет на время включе «ия«0 тормозжцего сигнала, TBK KBK суммируется с очень малым коэффициентом, в реальных системах в 50-200 раз меньшим, чем другие сигналы. В момент времени ъкогда скорость и ошибка принимают ус-15 тановившееся значение, сигнал на выходе дифференциатора 3 становится близким к нулю, и следовательно, меньше порогового сигнала, задаваемого с выхода нульоргана 2. С этого момента знак сигнала 20 на выходе сумматора 5 снова меняется на первоначальный и ключ 8 закрывается.

За счет того, что пороговый сигнал задается с выхода нуль-органа 2, его сигнал оказывается автоматически синхронизированным со знаком с«1гнала ошибки.

Как видно иэ вышеизложе««ного, в системе введена автоматическая зависимость начала торможения от величинъ«сигнала производной от ощибк««, следовательно, от скорости отработки системой задающего сигнала с одной стороны и от величины скачкообразного изменения ошибки — с другой.

Момент начала коррекции переходного процесса автоматически устанавливается таким, чтобы при снижении ошибки до нулевого (установившегося) значения скорость отработки системой задающего сиг40 нала уменьшилась до установившегося значения, после .ого происходит отключение тормозящего сигнала скоростной обратной связи, В испытанной следящей системе, зам45 кнутой по углу, задавались скачки сигнал о ла ошибки в диапазоне от 3 до 60

При этом наблюдалась форма переходного процесса, представленная на фиг, 2.

Таким образом, в системе переходной процесс корректируется автоматической регулировкой времени воздействия тормозящего сигнала скоростной обратной связи в зависимости от величины скачкообразного изменения ошибки и от скорости ее изменения.

Формула изобретения

Система управления, содержащая измеритель рассогласования, выход которого через последовательно соединенные первый сумматор, усилитель и исполнитель «н«й механизм связан со входом объекта регулирования, датчик скорости объекта регулирования, выход которого через ключ подсоединен к входу первого сумматора, анализатор знаков сигналов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, отличающаяся тем,что, с целью устранения перерегулирования и уменьшения времени переходного процесса системы при скачкообразном изменении ошибки, в систему введены дифференциатор, второй сумматор, первый и второй нуль органы, при этом выход измерителя рассоглаоевания соединен со входами диффе» рекциатора E второго нуль-органа, въ«ходъ« первого и второго нуль-органов подключены ко входам анализатора знаков, входы второго сумматора соединены с выходами измерителя рассогласования, дифференциатора и второго нуль-органа, а выходсо входом первого нуль-органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления, под ред. Топчеева, М., "Машиностроение", 1971, с. 106-112.

2„Хл«,«пало Е«И. Нелинейные корректирующие устройства в автоматических системах, М., Энергия", 1973, с 89, рис. 2-39 (прототип).

714350

Составитель Ю. Гладков

Редактор 8. 5убов Текред .М. детка Корректор Т. Скеордоаа

Закае 9286/44 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открълий

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

Фнпнал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4