Следящая система

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>962847 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 31.03.81 (21) 3267869/18-24 ()М Кп 3

G 05 В 11/16 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-55 (088.8) Опубликовано 30.09. 82 бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09 .82 (72) Авторы изобретения

В.Т. Широкоступ и В.И. Кибальников

Волгоградское опытно-конструкторское бюро "Роботы"., Научно-производственного объединения ."Комплекс" (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

15

25

Изобретение относится к автомати- ческому управлению и может быть использовано в приводах промышленного оборудования, в частности в приводах роботов-манипуляторов.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, исполнительный орган и блок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и переключатель подключен к второму входу второго сумматора, а через двухполярный детектор к управляющему входу переключателя, второй сигнальный вход которого соединен с источником напряжения смещения (1 ).

Недостатком данной системы является низкая точность.

Известна также следящая система, содержащая последовательно соединенные эадатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, усилитель мощности, исполнительный механизм и блок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейное корректирующее устройст во типа блока переменных коэффициентов и интегратор подключен к входу второго сумматора, причем управляющий вход нелинейного корректирую щего, устройства соединен с выходом блока изменения структуры, на входы которого подаются все измеряемые сигналы системы (2 j.

Недостатком указ анной системы является низкая точность.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, усилитель мощности релейного типа, исполнительный механизм и блок обратной связи, выход которого соединен .с вторым входом первого сумматора, выход усилителя через последовательно соединенные нелинейное корректирующее устройство, интегратор и переключатель подключен к второму входу второго сумматора, управляющий вход переключателя соединен с выходом усилителя мощности

Сз 1.

962847. 4

Недостатком известной системы является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точ ности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, усилитель

Мощности, исполнительный механизм блок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход усилителя через последовательнс соединенные нелинейное корректирующее устройство и интегратор подключен к второму входу второго сумматора, нелинейное корректирующее устройство содержит последовательно соединенные звено типа "ограничение" и третий сумматор, выход которого соединен с выходом нелинейного корректирующего устройства, вход которого соединен с входом звена типа "ограничение" и с вторым входом третьего сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 и 3 — принципиальные электрические схемы первого и второго вариантов выполнения элемента типа.."ограничение".

Приняты следующие обозначения: первый сумматор 1,-усилитель 2, второй сумматор 3, усилитель,4 мощности, исполнительный механизм 5, зве» но 6 типа "ограничение", третий сумматор 7, интегратор 8, блок 9 обратной связи, задатчик 10, нелинейное корректирующее устройство 11, операционные усилители 12 и 13, ста билитроны 14 и 15, диоды 16 и 17,. резисторы 18 — 22, вход и выход элемента типа "ограничение", соответственно 23 и 24.

Звено 6 типа "ограничение" может быть реализовано как в виде аналогового усилителя с ограничением, так и в виде трехпозиционного релейного элемента. На фиг. 2 представлен первый вариант выполнения звена 6. В этом случае звено 6 представляет собой неинвертирующий усилитель, состоящий из операционного. усилителя 12 и делителя выходного напряжения, образованного резисторами 1)3 и 19. С выхода делителя напряжения сигнал подается на инвертирующий вход операционного усилите.ля 12. Параллельно резистору 19 подключены два встречно включенных стабилитрона 14 и 15. Уровень ограничения определяется напряжением стабилизации стабилитронов 14 и, 15, а коэффициент у 6,1„ 1 19

- На фиг. 3 представлен второй ва- риант выполнения звена б. В этом случае звено 6 выполнено как трехпозиционное реле, например, в виде антилогарифмирующего усилителя с большим коэффициентом усиления, состоящего из операционного усилителя 13, 5 резистора 20 и диодов 16 и 17. На выходе усилителя 13 установлен делитель напряжения, состоящий иэ резисторов 21 и 22, для ограничения уровня выходного напряжения.

В зависимости от конкретных условий работы следящая система может быть реализована в электрическом, электромеханическом, электрогидрав лическом,пневмогидравлической виде .беэ изменения функциональной схемы системы (фиг. 1). В случае выполнения данной системы, например, на элементах электрогидроавтоматики в качестве исполнительного механизма

5 может быть применен гидродвигатель, в качестве усилителя 4 мощности — электрогицравлический усилитель мощности, в качестве усилителя 2 — электронный усилитель и т.д.

Следящая система работает следующим образом.

Звено б выполнено в виде аналогового усилителя с насыщением.

При скачкообразном изменении задающего сигнала на выходе эадатчика

10 на выходе первого сумматора 1 формируется сигнал рассогласования пропорциональный разности между текущим и заданным значениями регулируемой координаты. Сигнал рассогла35 сования усиливается в усилителе 2 электронного вида и через сумматор

3 подается на управляющую обмотку электрогидравлического усилителя 4 мощности, который направляет поток

40 рабочей жИдкости (масла ) в гидравлический исполнительный механизм 5 (т.е. в гидродвигатель ).

Исполнительный механизм 5 начинает изменять регулируемую координату

45 таким образом, чтобы уменьшить величину сигнала рассогласования.

Коэффициент усиления звена 6 на линейном участке статической характе- ристики больше единицы (т.е. примерно равен 1,45 ), а уровень ограничения выбирается меньшим уровня ограничения усилителя 2 (т.е. примерно равен трем четвертям от уровня ограничения усилителя 2). Поэтому при изменении регулируемой коорди55 наты с постоянной скоростью и больших сигналах рассогласования, когда усилитель 2 находится в режиме ограничения, звено б также нахо60 дится в режиме ограничения. В этом

0 случае на выходе сумматора 7 формируется сигнал, противоположный по знаку выходному сигналу усилителя 2.

Выходной сигнал сумматора 7 пос65 тупает на вход интегратора 8. На вы962847

rae K8

Оь

У4

К4

Формула изобретения

65 ходе интегратора 8 формируется нараста1ощий сигнал, который в сумматоре 3 вычитается из выходного сигнала усилителя 2 до тех пор, пока интегратор 8 не войдет s режим насыщения. После выхода усилителя 2 из режима ограничения (т.е. в начале режима торможения следящей системы) с некоторым запаздыванием по времени выходит иэ режима ограничения и звено б. Выходной сигнал сумматора

7 меняет знак, так как выходной сигнал звена 6 сравнивается с выходным сигналом усилителя 2 по абсолютному значению. Выходной сигнал интегратора 8 начинает уменьшаться, причем его постоянная времени выбирается таким образом, чтобы выходной сигнал интегратора 8 не менял знак до .полной остановки исполнительного механизма 8, т.е ° чтобы в режиме торможения следящей системы не проявлялось явление перебега исполнительного .механизма 5 через заданное положение регулируемой координаты..

В том случае, когда звено б работает на линейном участке своей статической характеристики, на выходе сумматора 7 формируется сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования по величине и по знаку. При этом звено б, сумматор 7 и интегратор 8 функционально образуют изодромное корректирующее устройство, уменьшающее ошибки позиционирования (т.е. статическую ошибку следящей системы ).

При выполнении звена б в виде аналогового усилителя с ограничением устраняется влияние смещения нуля статической характеристики усилителя 4 мощности на характеристику системы. В том случае, если это смещение происходит с постоянной скорос тью то в систему необходимо ввести два иэодромных корректирующих устройства1 состоящих иэ звена 6, сумматора 7 и интегратора 8, если с постоянным ускорением — то три:и т.д.

Компенсация влияния смещения нуля усилителя 4 мощности, изменяющегося по произвольному закону, на характеристику системы обеспечивается н случае выполнения звена 6 н виде . трехпозиционного реле. В этом случае система работает следующим образом.

Процесс торможения в системе происходит аналогично процессу торможения, описанному выше. При достижении точки позиционирования (т.е, при дости! жении текущим значением регулируемой координаты заданного значения) звеI но б входит н зону нечувствительности, величина которой определяется величиной порогов срабатывания диодов 16 и 17. Выходной сигнал энена б становится равным нулю, и с этого.момента времени выходной сигнал интегратора 8 меняется только в зависимости от сигнала, поступающего на второй вход сумматора 7 (т .е.,от сигнала рассогласования с обратным знаком). Следящая система находится в установившемся режиме работы.

При изменении положения нуля статической характеристики усилителя 4 мощности звено 6 выходит из зоны нечувствительности и интегратор 8 меняет свой выходной сигнал в направлении компенсации возникающего возмущения. В этом случае постоянная времени интегратора 8 выбирается таким образом, чтобы скорость изменения его выходного сигнала была примерно в полтора раза выше скорости изменения возмущения на выходе усилителя 4- мощности. Возникающая при этом ошибка системы определяется шириной эоны нечувстнительности звена б типа "ограничение" ° Если считать, что точка приложения возмущения находится между. усилителем 4 мощности .и исполнительным механизмом 5, то условием компенсации такого возмущения будет неравенство

Ке. О Ч К„ коэффициент передачи интегратора 8; величина ограничения звена 6. скорость смещения нуля статической характеристики усилителя 4 мощности; коэффициент передачи усилителя мощности.

Указанные отличительные особеннос40 ти позволяют повысить точность предлагаемой системы по сравнению с известной и устранить перерегулиронание.

Следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй

50 сумматор, усилитель мощности, исполнительный механизм и блок обратной снязи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход усилителя через последовательно

55 соединенные нелинейное корректирую щее устройство и интегратор подключен к второму входу второго сумматора, отличающаяся тем, что, с целью пОвышения точности системы, в ней нелинейное корректирую6© щее устройство содержит последовательно соединенные звено типа "ограниче ние" и третий сумматор, выход которого соединен с выходом нелинейного корректирующего устройства; вход которого соединен с входом звена типа "or962847 иг.

Рие, 2

Составитель Р. Нефедова, Редактор В. Петраш Техред М.Коштура Корректор О. Билак

Заказ 7507/64 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ 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 раничение" и с вторым входом третьего:- сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент CttlA Р 4029946, кл, 235-150. 2, апублик. 1977.

2. Емельянов С.В, Системы автоматического управления с переменной структурой. M., "Наука", 1967. с. 3941.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 809058, кл. G 05 В 11/16, 1979 (прототип).