Следящая система

 

О П Й С А, Н Й Е (ii)842711

ЙЗОБРЕТЕН ЙЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

"1

/ (.Г .т;; (6l ) Дополнительное к авт. свих-ву (22) Заявлено 30.07.79 (21) ?802976/18-24 (51) Ы. Кл.

G 05 Б 17/02 с присоединением заявки ¹

Гооуларотввииый комитет (23) Приоритет по делом изобретений и отхрь1тий

Опубликовано 30. 06. 81. Ьюллетень № 24 (53) УДК62-50 (088.8) Дата опубликования описания 1 0 . 07 . 8 ) (72) Авторы изобретения

Н.Б, Градобоева и Б.К.Стеклов .т

М . Pу:::--; ; i:ú r, j, j,. 110.„.

Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда-К%С: (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к автамати-1 ческому регулированию и управлению и может найти применение в тех системах автоматического регулирования, где присутствуют нелинейные элемен5 ты и блоки, Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, первый и второй усилитель, второй сумматор, нелинейный блок, двигатель и редуктор, выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, а выход первого усилителя через последовательно соединенные реле и делитель соединен со вторым входом второго сумматора fl).

Точность такой системы обеспечивается только в линейной зоне работы нелинейного элемента и резко снижается при сигналах ошибки, выходящих за пределы линейной зоны.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, усилитель, второй сумматор, третий с,сумматор, нелинейный инерционный блок, четвертый сумматор, двигатель, выход которого соединен с одним входом первого.сумматора, выход которого через последовательно соединенные пятый сумматор„ первый и второй дифференциатор подключен ко второму входу второго суммагора, выход первого дифференциатора соединен с третьим входом второго сумматора и через реле — со Вторым входом четвертого сумматора и входом делителя, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора,вы— ход второго сумматора через последовательно соединенные первую и вторую модель соецинен со вторым входом пятого .сумматора 12 .

Недостатком известной системы является неточность воспроизведения входного сигнала вследствие того, что на вход нелинейного блока поступает не только усиленный сигнал ошибки, но и сигнал с выхода разокнутого кана3 84271 ла по задающему воздействию, включаю щего два последовательных дифференцирующих блока, поэтому при быстрых изменениях задающего воздействия на выходе этого канала возникают крат5 конременные импульсы большой амплитуды, переводящие нелинейный элемент в режим насыщения. Ошибка комбинированной следящей системы при наличии в замкнутом контуре нелинейного элемента резко возрастает. Это увеличение ошибки объясняется тем, что недокомпенсированная ошибка связью по задающему воздействию становится больше, а замкнутой частью

Системы уменьшается в меньшее число раз, чвм в линейной системе. Поэтому накладываются ограничения на выбор условий иннариантности для входного задающего воздействия, что сужает область 20 применения системы для заданной точности слежения. Кроме того, при насыщении нелинейного элемента уменьшается эквивалентный коэффициент усиления, что приводит к затягивают переходных пропессов и уменьшению быстродействия всей системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является следящая система, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, усилитель, нторой сумматор, третий сумматор, нелинейный инерционный блок, четвертый сумматор и исполнительный двигатель, ныход которого соединен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого через последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы соединен со вторым входом второго сумматора, третий

40 вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, а выход через последовательно соединенные модель линеаризованного инерционного блока

1 4. ного инерционного блока; на фиг. 3 характеристика реле; на фиг. 4— эпюры напряжения.

Система содержит первый сумматор

1, усилитель 2, второй, третий и четвертый сумматоры 3-5, инерционный блок 6, нелинейный инерционный блок

7, исполнительный двигатель 8, первый и второй дифференциаторы 9 и.10, реле 11, делитель 12 напряжения, инерционная чачть 13 нелинейного блока 7 модель линеаризованного инерционного блока 14, безинерционная нелинейность

15 нелинейного блока 7, <(t), P (t), О (t), соответственно, задающее воздействие, выходной сигнал и сигнал рассогласования.

Работа системы заключается в точном воспроизведении задающего воздействия, которое возможно при равенстве нулю сигнала рассогласования

9 (t) =d(t) -$(t) =0.При подаче на вход системы (на вход первого сумматора 1) задающего воздействия А(й) на выходе системы формируется сигнал, поступающий на другой вход первого сумматора 1, тем самым образуя сигнал рассогласования 6 (t) на выходе первого сумматора 1, который усиливается предварительным усилителем 2 и через сумматоры 3 и 4 и нелинейный блок 7 с насыщением подается на вхад исполнительного двигателя 8, Разомкнутый канал управления дифференциатора 9 и

10 формирует первую и вторую производные от задающего воздействия 8 (t), обеспечивая повышение порядка астатизма системы, а следовательно, и точности воспроизведения задающего воздействия. Однако эффективность разомкну— того канала резко падает при наличии нелинейного блока 7 с насыщением. Ошибка системы увеличивается до недопустимых величин. Нелинейный блок 7

55 и реле — со ьторым входом третьего сумматора /3 /.

Недостатком известной системы является ее неточность и быстродействие при быстром изменении сигнала задания.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлен инерционный блок, вход которого соединен с выходом реле, а выход — со вторым входом четвертого сумматора °

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — блок-схема нелинейможно представить в виде последовательного соединения инерционной части 13 и безинерционной нелинейности 15 (фиг. 2). Зависимость между входом и выходом - безинерционной нелинейности

15 определяется выражением гкх(и пр л /Х(Ц1 (с/ ;

X,b)=i (С S P) X® При (X(t-i/> С,/, где К вЂ” коэффициент усиления безинерционной нелинейности 15 на линейном участке;

5 8427

С вЂ” уровень ограничения;

x (t) — выходной сигнал безинерцион ной нелинейности 15.

Сигнал на входе безинерционной нелинейности 15 определяется выражением

Таким образам, введение предлагаеого блока и его связей по сравнению с известным исключает насьпцение нелинейного блока сигналом с дифференцирующих блоков, так как схема компенсации насьпцения находится после суммирования сигналов коррекции и ошибки, исключает насьпцение нелинейного блока сигналом ошибки, так как сигнал перед инерционным нелинейным блокам разделяется на части так, чтобы обеспечить линейную зону работы нелинейного блока, пропускается через нелинейньп блок, а затем восстанав" ливается на четвертом сумматоре, при этом учитываются инерционные свойства нелинейного блока, обеспечивает работу схемы компенсации только при сигнале ошибки, превышающем зону линейности, а не при любой перемене знака входного сигнала, благодаря чему повышается точность воспроизведения

x(t)=й(р)-х „(t), где 1)(р) — оператор инерционной чачти 13 нелинейного блока 7> tp х (t) — входной сигнал нелинейноВх

ro инерционного блока 7.

Физически инерционную и безынер-, ционную части в нелинейном инерционном блоке 7 разделить нельзя. Поэтому непосредственно получить сигнал x(t) нельзя. Для расширения линейной зоны нелинейной инерционного блока 7 необходимо сначала получить х(1) на входе безинерционной нелинейности 15. Для этой цели в системе предусмотрена модель линеаризованного инерционного блока 14, передаточная функция которой равна передаточной функции инерционной части 25

13 нелинейного инерционного блока 7

44

Полученный сигнал x(t) поступает на реле .11. Выходное напряжение gp реле 11 Up (фиг.3) определяется выра-жением

1 при 1х (1)(С/К

P С s с п Х(+) при 1х(t)j ) С/К

Это напряжение через инерционный блок

6 поступает на четвертый сумматор 5 и на третий сумматор 4.

Сумматор 4 осуществляет суммирование выходных сигналов сумматора 3 и

40 реле 11 с разными коэффициентами усиления, Модель линеаризованнога инерционного блока 14 и инерционного блока 6 одинаковы по передаточным функциям. Инерционный блок 6 неабхо45 дим для того, чтобы обеспечить идентичность характера изменения сигналов с реле 11, поступающих на вход и выход безинерционной нелинейности

15. Поскольку сигнал после делителя

12 напряжения проходит через нелинейный блок 7, обладающий инерционностью, то включение инерционного блока 6 обеспечивает одновременность поступления суммируемых сигналов, 55 компенсации и смещения. Делитель 12 напряжения делит выходной сигнал реле 11 в К раз. При достижении сигналом

x(t) значения С/К на выходе реле 11 появляется напряжение, численно равное уровню ограничения Up=Ñ со знаком, равным знаку сигнала x(t) и поступает через инерционный блок 6 на вход третьего сумматора 5. Этим обеспечивается запоминание уровня ограничения. Одновременно на вход нелинейного блока 7 через сумматор 4 поступает напряжение С/К, обеспечивая смещение рабочей точки в начальное нулевое состояние. Дальнейшее увеличение сигнала x(t) до величины 2С/К не приводит к появлению ограничения и, следовательно, к увеличению ошибки системы. В этом случае система работает в линейном режиме. При этом эффективна работает как замкнутый контур, так и разомкнутый канал управления.

На графике прохождения сигнала

x(t) через нелинейный блок 7 при работе реле (фиг. 4) используется ломаная линия 16 при x(t) < С/К, а при x(t)) С/К вЂ” ломаная линия 11.

Сигнал проходит через нелинейный блок 7 как бы частями, показанными утолщенными линиями (фиг. 4а). Согласно эквивалентной характеристике. безинерцианнай нелинейности 15 (фиг, 4б) выходной сигнал х (t)

Вых равен

fk ° x(t) при (x(t)l<2G/К) х (t) = (2C 51gn х(t) при )x(t) ) 2С/К)

B1,iX где x(t)=W(p)x>)t), x>gt) — входной сигнал нелинейного инерционного блока 7

7 842711 8 входного задающего воздействия на о первого ди4хЪеренци .еренциатора, а выход че1,57/ независимо от характера его из- рез после едовательно соединенные модель менения при,нелинейном инерционном линеаризованного е нного инерционного блока блоке, и быстродействие системы в пе- и реле — со — со вторым, входом третьего реходных Режимах на 2,57.. отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней устаФормула изобретения новлен инерционный блок, вход которого соединен с выходом реле, а выход—

Следящая система, содержащая после- 1О со вторым вхо дом четвертого сумматора. довательно соединенные первый сумматор, усилитель, второй сумматор, тре- Источники информацииу тий сумматор, нелинейный инерционный принятые во внимание при экспертизе блок, четвертый сумматор и испол- 1, Авторское свидетельство СССР нительный,цвигатель, выход которого У 283355, кл. G 05 В Il/16, 24,05,64. соединен с одним входом первого сум- 2. Авторское свидетельство СССР матора, другой вход которого через Р 407286, кл. G 05 В 17/02, 18.10,71. последовательно соединенные первый 3, Авторское свидетельство СССР и второй дифференциаторы подключен к< по заявке 1 2791656/24, второму входу второго сумматора, тре 2О кл. G 05 В 17/02, 02.07.79 (прототий вход которого соединен с выходом тип}.

842711

Составитель Г.Нефедова

Редактор Н..Кешеля Техред Н. Бабурка i(oppeKTop H.Áàáèíåö

Тираж 940 Подписное

ВН1ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4