Следящая система с нелинейной коррекцией

338907 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистичеоких РеолубликЗависимое от авт. свидетельстваПК б 05 Ь 11/12 аявлено 23.Ч.1970 ( 1439320/18-2присоединением заявки-Комитет ло деламизобретений и открыт оритет К 621.3.078-503.5 (088,8) Опубликовано 28,Х,1971. Бюллетень .Ъ 3Дата опубликования описания 28.1.1972 Совете Министре СССР Авторыизобретени В. К. Стеклов, Р Мищенко, А явител ТЕМА С НЕЛИНЕЙНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ЛЕДЯ А а звена Х - вход оизводна р (1) - ре ; 01(1) -ющее воздеиствие ина; 0(1) - ошиб Изобретение относится к области автомати. ческого регулирования и может быть использовано в тех следящих системах, где наличие нелинейности типа люфта нежелательно.Известная следящая система состоит из последовательно соединенных предварительного усилителя, усилителя мощности, двигателя с редуктором и объекта, охваченных единичной обратной связью, и релейного элемента, соединенного через усилитель и дифференцирующий блок со входом предварительного усилителя.Предлагаемая система содержит также подключенную ко входу усилителя мощности модель усилителя мощности с двигателем, вход которой соединен с выходом предварительного усилителя, при этом двигатель через преобразователь подключен к вычитателю, второй вход которого связан с выходом релейного элемента, а выход - со входом усилителя мощности, В результате этого повышается точность следящей системы за счет полной линеаризации нелинейности типа люфта при медленно меняющихся управляющих воздействиях и устранения статической ошибки.На фиг. 1 представлена структурная схема следящей системы с нелинейной коррекцией где:а(1) - управлягулируемая велич ка Кошевой и А. П. Манжул сигнал на выходе блока 1; 0,(1) - сигналошибки внутреннего замкнутого контура;Х- сигнал на входе блока Б;,0(1) - сигнална выходе реле; р,(1) - регулируемая величи 5 на на выходе внутренней следящей системы;Х. (1) - суммарный сигнал 01(1) +Оз.1 - предварительный усилитель; 2 - дифференцирующий блок; 8 - усилитель; 4 - мо.дель; б - усилитель мощности и двигатель; б -О релейный элемент; 7 - редуктор с нелинейностью типа люфта; 8 - объект; 9 - преобразователь; 10 - вычитатель,На фиг, 2 представлены графики, иллюстрирующие прохождение гармонического сиг 5 нала через нелинейное звено с нелинейностьютипа люфт:1 (х) - нелинейная характеристику - угол наклона характеристики;ной сигнал нелинейности; Х - пряО входного сигнала по времени; Х, - входнойсигнал нелинейности при наличии смещения;+ У, - напряжение смещения; а - выходноенапряжение нелинейного звена при отсутствиисмещения; б - то же, при наличии смещения;25 Лср - фазовый сдвиг.Следящая система с нелинейной коррекцией(фиг, 1) состоит из основного замкнутого контура регулированич, состоящего из блоков 1,5,7, 8, внутреннего замкнутото контура, состояО щего из блока б, охваченного отрицательнойЗ 189 О Найдем вид передаточной функции блока 4 если блок 5 имеет передаточную функцию вида: у2 (Р)(т,р+1)р р(р)где К - коэффициент усиления; Т, - постоянная времени двигателя; р - оператор Лапласа; Д(р) = К 2; Г(р) = (Т,р+1) р.10 Обозначим передаточную функцию блока 4через К,(р), тогда изображение по Лапласусигнала на выходе двигателя, обусловленноготолько ошибкой 0,(Ц равно:=К.(р)(р) Поставим условие, чтобы прохождение сиг 20 нала 01(1) при наличии отрицательной связивнутреннего контура было таким же, как ипри отсутствии отрицательной связи, т. е,д(Р) . О, (Р) К 0д( ) р( )д+рКл - 1 ь у откуда К(Р) = -Д(р)Р(р)Таким образом, блок 4 должен быть моделью звена, охваченного отрицательной обратной связью.Статическая ошибка устраняется за счет замкнутого внутреннего контура, Если бы этот контур был незамкнут, то подача скачка д(1) на входе блока 5 (апериодическое и интегрирующее звено) привела бы к появлению статической ошибки, определяемой величиной зоны нечувствительности люфта. Следящая система с нелинейной коррекцией, содержащая пследовательно соединенные предварительный усилитель, усилитель мощности, двигатель с редуктором и объект, охваченные цепью единичной обратной связи, а также релейный элемент, связанный через усилитель и дифференцирующий блок со входом предварительного усилителя, отличаюиаяся тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит подключенную ко входу усилителя мощности модель усилителя мощно 3обратной связью, модели блока 5 (блок 4), цепи нелинейной коррекции, содержащей дифференцирующий блок 2, усилитель 3 и релейный элемент 6. Основной замкнутый контур регулирования представляет собой следящую систему с астатизмом первого порядка относительно управляющего воздействия к(1).При изменении управляющего воздействия появляется сигнал ошибки 0(1). Сигнал ошибки дифференцируется по времени блоком 2, усиливается до величины, необходимой для срабатывания релейного элемента б. С него сигнал постоянной амплитуды поступает на блок 5, охваченный отрицательной обратной связью, через элемент сравнения. Блок 5 является внутренним замкнутым контуром регулирования и представляет собой слсдящую систему, где управляющим воздействием является сигнал д(1) с релейного элемента, а регулируемой величиной - р,(1). Внутренний замкнутый контур регулирования - следящая система с астатизмом нулевого порядка относительно сигнала д. Внутренний замкнутый контур регулирования отрабатывает д(1) точно на величину, равную половине ширины зоны нечувствительности люфта (Л), что позволяет быстро перейти на линейный участок нелинейной характеристики (см. фиг. 2) . При другой полярности сигнала ошибки напряжение д также меняет полярность, а рабочая точка нелинейной характеристики перемещается на 2 Л по оси Х. Коэффициент передачи нелинейного звена с нелинейностью типа люфта в этом случае (с цепью коррекции) будет определяться: где у - угол наклона характеристики. Подключение цепи нелинейной коррекции приводит к тому, что в зависимости от фазы сигнала ошибки 0(1) меняется рабочая точка, что равносильно подаче смещения -+К,на вход нелинейности.На фиг. 2 показано, что если смещения нет (кривая Х), выходное напряжение нелинейного звена сдвигается по фазе на Л и ограничивается (кривая а). Напряжение смещения меняет полярность в тот момент, когда производная сигнала Х меняет знак. Поэтому та же кривая Х при наличии переключающего смещения имеет вид Х 1, а напряжение на выходе -нелинейности представлено кривой б. Таким образом, устраняется фазовый сдвиг Лср и восстанавливается синусоидальная форма сигнала, нелинейность линеаризуется. Графики вычерчены без учета времени переходного процесса, полагая, что на вход системы поступают медленно меняющиеся сигналы, а время переходного процесса внутреннего замкнутого контура мало, Для того, чтобы замкнутый внутренний контур регулирования преобразовывал сигнал О,так же, как и в системе без цепи нелинейной коррекции, на выходе блокавключается блок 4 - модель блока 5. 40 45 50 55 60 б 5 Предмет изобретениясти с двигателем, вход которой со:динен с выходом предварительного уси; ителя, при этом двигатель через преобразователь подключен к. вычитателю, второй вход которого связан с выходом релейного элемента, а выход - со входом усилителя мощности.