Следящая система

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ («)840798

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2609.79 (21) 2821009/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 230681.Бюллетень Н9 23

Дата опубликования описания 2506.81 (53)М, Кл з

G 05 В 13/02

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений н открытнй (53) УДК 621 3 (.088. 8) (72) Авторы изобретения

В.E. Курцман, В.Д. Лебедев, E.Ì. Питенина — = и С.Н. Шаров (71) Заявитель (54 ) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к следящим системам и может быть использовано в различных технологических установках, в которых требуется обеспечение высоких динамических показателей в широком диапазоне амплитуд и скоростей изменения управляющих воздействий.

Известны следящие системы, содержащие задающее устройство, сумматор, формирователь сигнала управления, корректирующий контур, усилительнопреобразовательное устройство, исполнительный двигатель, редуктор, датчик, регулируемой координаты, тахогенератор, блок переключения коэффициентов и блок анализа знаков (1) и (2 1.

Наиболее близкой к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устрой-2О ство, сумматор, формирователь сигнала управления,усилительно-преобразовательное устройство и исполнительный двигатель, восход которого через последовательно соединенные тахогенератор и блок переменных коэффициентов соединен со вторым входом усилительнопреобразовательного устройства, а через последовательно соединенные редуктор и датчик регулируемой коорди- ЗО наты — со вторым входом сумматора, выход которого через фильтр соединен с первым входом блока сравнения знаков, второй вход которого соединен со вторым Выходом формирователя сиг нала управления.

Известная система обладает высокой динамической точностью при отработке пилообразного или синусоидального управляющего воздействия, изменяющегося с большой скоростью, путем отключения сигнала, пропорционального скорости выходного вала исполнительного двигателя, формируемого тахогенератором, от входа усилительнопреобразовательного устройства при наличии специального сигнала, несущего. информацию о режиме работы системы j3 ) .

Недостатком известной системы является ее низкая точность и быстродействие в широком диапазоне амплитуд и скоростей изменения управляющих воздействий при отсутствии априорно известной информации о режиме работы системы.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействий системы.

Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, выход блока

840798 сравнения знаков соединен с управляющим входом блока переменных коэффициентов.

На фиг. 1 представлена блок-схема следящей системы; на фиг. 2 — кривые сигналов, поясняющие РаботУ предлагаемой системы

Следящая система содержит задающее устройство 1, сумматор 2, формирователь 3 сигнала управления, преобразователь 4 код-напряжение, усилительно-преобразовательное устройtO ство 5 исполнительный двигатель .б, редуктор 7, датчик 8 регулируемой координаты, тахогенератор 9, блок 10, .переменных коэффициентов, фильтр 11, блок 12 сравнения знаков, выходной 15 сигнал 13 сумматора 2, выходной сигнал 14 фильтра .11, выходной сигнал

15 усилительно-преобразовательного устройства 5, время tg — первого переключения, время t — второго пе- gO реключения, время t g — соответствующее максимальному значению перерегулирования в системе.

Предлагаемая система может быть реализована как в аналоговом (не25 прерывнОм) виде, так и в цифровом (дискретном) виде. В последнем случае при реализации блоков .1, 2, 3, 4 и 8 в цифровом виде в систему необходимо ввести преобразователь коднапряжение 4, который будет служить для согласования цифровой части системы с аналоговой.

Предлагаемая система в цифровом варианте работает следующим образом.

signx sign 9пх 9п у $5

U - К х при

0 - К хвых при

Задающее устройство 1 вырабатывает задающее воздействие в виде двоичного кода, которое в зависимости от режима работы может изменяться по ступенчатому, пилообразному или синусоидальному закону. В цифровом сумматоре 2 происходит вычитание из задающего воздействия сигнала регулируемой координаты, поступающего 45 с цифрового датчика регулируемой координаты 8 также в виде двоичного кода. Сигнал разности, вычисленный в цифровом сумматоре 2 поступает в формирователь 3 сигнала управления 5р (регистр управления), на выХоде кото-, рого формируется абсолютная величина кода разности в виде и двоичных разрядов (обычно и = 3-6) и эиак разности. Далее код сигнала разности преобразуется преобразователем 4. коднапряжение в напряжение постоянного тока и поступает на вход усилктельнопреобразовательного устройства 5, где он складывается с сигналом с выхода блока переменных коэффициентов 10 по формуле где >t â€, сигнал на втором выходе формирователя 3 сигнала управления, у — сигнал 14 на выходе цифро вого фильтра 11, имеющего положительную фазо-частотную характеристику, х — сигнал с выхода тахогенератора 9, пропорциональный скорости выходного вала исполнительного двигателя б .с коэффициентом К или К>. ц — выходной сигнал преобразо-. вателя 4.

Управляющий сигнал и> (15) в усилительно-преобразовательном устройстве

5 преобразуется в напряжение переменного тока, усиливается и подается на обмотки управления исполнительного двигателя б, который отрабатывает имеющееся рассогласование и через редуктор 7 поворачивает кодовый датчик 8 на угол, при котором сигнал разности становится равным нулю.

При работе системы с режиме отработки пилообразного выходного сигнала, изменяющегося с большой скоростью, знак сигнала. с выхода цифрового фильтра 11 sign у на линейном участке движения системы равен знаку сигнала sign x со второго выхода формирователя 3 сигнала управления, и блок 12 сравнения знаков вырабатывает сигнал, обеспечивающий переключение блока переменных коэффициентов

10 на коэффициент К, величина которого выбирается исходя из требований к характеристикам следящей системы.

При выборе величины К = 0 запрещается прохождение сигнала х ш„ с выхода тахогенератора 9 через блок 10 переменных коэффициентов на вход усилительно-преобразовательного устройства 5. В результате система обладает высокой добротностью, и динамическая ошибка в режиме отработки входного сигнала, изменяющегося по пилообразному закону с большой скоростью, существенно уменьшается. При отработке входного сигнала, изменяющегося по синусоидальному закону, блок 10 переменных коэффициентов подключает сигнал с выхода тахогенератора 9 ко .. входу усилительно-преобразовательного устройства 5 с коэффициентом

К> на сравнительно небольшое время в течение каждого полупериода, что также существенно увеличивает точность системы в установившемся режиме.

Работа следящей системы в режиме отработки ступенчатых входных сигналов, амплитуда которых может изменяться в широком диапазоне, происходит следующим образом.

Пусть передаточная функция непреРывной части следящей систеьы имеет вид Я(Р7 — . К такому виду можно р 7.

840798

Формула изобретения привести, например, передаточную функцию системы, в качестве исполнительного двигателя 6 которой используется асинхронный двухфазный двигатель с полым ротором при условии пренебрежения постоянными времени усилительно-преобразовательного устройства, - где К вЂ” добротность разомкнутой сис 10 темы, Т вЂ” постоянная времени исполнительного двигателя с нагрузкой.

До момента tq (фиг. 2) сигнал ско- 15 ростной обратной связи с выхода тахогенератора 9 через блок 10 переменных коэффициентов подключен ко входу усилительно-преобразовательного устройства 5, с коэффициентом К = О, сигнал 13 с выхода регистра 3 управления, изменяется по закону х=со ир с, а скорость изменения этого сигнала определяется, как х = -w sinw t,. что обеспечивает высокое значение скорости обработки. условием первого переключения является изменение знака сигнала 14 с выхода цифрового фильтра 11. В момент с,1 блок 10 переключения коэффициента подключает сигнал скоростной обратной связи с выхода 30 тахогенератора 9 ко входу усилительно-преобразовательного устройства 5 с коэффициентом К2 = О, что вызывает торможение переходного процесса в системе за счет резкого снижения ее 35 добротности.

Наиболее оптимальным с точки зрения чувствительности показателей переходного процесса к изменению параметров систеьи (например К вЂ” коэффи- 40 циента передачи, Т вЂ” постоянной времени) является выбор коэффициента К

2 иэ условия К = — . Момент с, в ко-.

<о торый блок 10 переменных коэффициентов переключает коэффициент передачи

45 сигнала с выхода тахогенератора 9 с

К на КА (К = О), соответствует моменту изменения знака сигнала 13 с выхода регистра 3 управления и из условия x(t ) О определится,как 50

1 кн;т о к

Максимальному перерегулированию в системе соответствует момент времени 55 (фиг. 2), когда скорость изменения ошибки x(tg) = О. При этом перерегулдрование равно величине ошибки

x(t3) О, взятой с противоположным знаком, и опредеакекои, как

cm ика-кена

tt= (%\и wttt coc wtct9 где величина w t< определяется параметрами цифрового фильтра 11. Таким. образом, соответствующий выбор коэффициентов К1 и К и их переключение в блоке 10 переменных коэффициентов в функции сигнала с выхода блока 12 сравнения знаков позволяет получить переходный процесс в предлагаемой следящей системе с заданным значением перерегулирования и высоким быстродействием в широком диапазоне амплитуд входных ступенчатых сигналов.

Использование новых связей между известными функциональными блоками выгодно отличает предлагаемую следящую систему.от известной, так как позволяет значительно уменьшить величину динамической ошибки в системе при отработке пилообразного или синусоидального входного сигнала, изменяющегося с большой скоростью, при отсутствии априорной информации о режиме работы системы примерно в

4-5 раз и повышает быстродействие системы примерно в два раза, как при амплитуде входного ступенчатого сигнала, незначительно отличающейся от величины линейной зоны системы, так и при больших амплитудах.

Следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устройство, сумматор, формирователь сигнала управления, усилительно-преобразователь.,ое устройство и исполнительный двигатель, выход которого через последовательно соединенные тахогенератор и блок переменных коэффициентов соединен со вторым входом усилительно-преобразовательного устройства, а через последовательно соединенные редуктор и датчик регулируемой координаты — со вторым входом сумматора, выход которого через фильтр соедИнен с первым входом блока сравнения знаков, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя сигнала управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы., в ней выход блока сравнения знаков соединен с управляющим входом блока переменных коэффициентов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2353243/18-24, кл. G 05 В 11/01, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 438984, кл..G 05 В 15/02, 1972.

3. Хлыпало Е.И. Нелинейные корректирующие устройства в автоматических системах. Л, "Энергия", 1973, с. 6589 (прототип).

840798

Фиг 1

Составитель Ю. Шаров

Редактор A. Шандор Техред Т.Маточка Корректор М. Пожо

Заказ 4761/67

Тираж 940 Подписное

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4