Следящая система

9) ) 4(ь) С 05 В 11/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,Я:ОИЯАЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"24 соедином нелисполниенного выорости и ект оложения,пряжения,орому входи ч а юлью повыемы, в нейединенвыход н с третьимсоединендом измери(21) 3643633/24(22) 12.09,83(56) 1. Авторское свидетельство ССС У 615455, кл. С 05 В 11/01, 1976.2. Авторское свидетельство СССР В 849135, кл. С 05 В 11/01, 1979.3. Авторское свидетельство СССР У 463095, кл. С 05 В 11/01, 1972 (прототип).(54)(57) СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор и усилитель ный выходом с первым вход нейного блока и с входом тельного двигателя, соеди ходом с входом датчика ск через редуктор - с входами регулирования и датчика и и источник постоянного на подключенный выходом к вт нелинейного блока, о т л щ а я с я тем, что, с це щения быстродействия сист выход датчика скорости со с вторым входом сумматора датчика положения соедине входом нелинейного блока, ного выходом с вторым вхо теля рассогласования.1142811 1 О 5 25 30 20 35 40 50 Изобретение относится к следящимсистемам автоматического регулирова-фния и может найти применение присоздании управляемых приводов промь 1 шленных роботов.Известна следящая система, содержащая последовательно соединенныезадатчик, измеритель рассогласования, регулятор и объект регулирования, вход и выход которого соединеныс первым и вторым сигнальными входаГми переключателя, выход которогоподключен к второму входу измерителярассогласования, выходом соединенного через блок изменения структурыс входом переключателя 1 .Известна также следящаясистема,содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, усилитель, исполнительный механизм, объект регулирования,датчик скоростной. обратнойсвязи и блок деления, выходом соединенный с вторым входом сумматора, авторым входом через блок выделениямодуля - с выходом измерителя рассогласования, вторым входом.подключенного к выходу объекта регулирования 2.Однако известные системы характеризуются низким быстродействием.Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является спедящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, усилитель, исполнительный двигатель и редуктор, выход которого соединен свходом объекта. регулирования и вторым входом измерителя рассогласования, датчик скорости, входом соединенный с выходом исполнительного двигателя, а выходом - с первим входом нелинейного блока, вторым входом , соединенного с выходом усилителя, третьим входом - с выходом источника постоянного напряжения, а выходом -с вторым входом сумматора Я .Недостаток данной системы состоит также в низком быстродействии.Цель изобретения - повышение быстродействия системы. Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор и усилитель, соединен. ный выходом с первым входом нелиней ного блока и с входом исполнительного двигателя, соединенного выходом с входом датчика скорости и через редуктор - с входами объектарегулирования и датчика положения,и источник постоянного напряжения,подключенный выходом к второму входунелинейного блока, выход датчикаскорости соединен с вторым входом.сумматора, выход датчика положениясоединен с третьим входом нелинейного блока, соединенного выходом свторым входом измерителя рассогласования.На фиг.1 приведена блок-схемапредлагаемой системы," на фиг 2 -статическая характеристика нелинейного блока, на фиг.З - графики переходных процессов при подаческачкообразных входных воздействийка предлагаемую систему и на прототип.Система включает задатчик 1, измеритель 2 рассогласования, сумматор 3, усилитель 4, исполнительныйдвигатель 5, датчик 6 скорости,редуктор 7, датчик 8 положения, нелинейный блок 9, объект 1 О регулирования, источник 11 постоянного напряжения. Кроме того, введены следующие обозначения: Б - выходноенапряжение 1 -го функциональногоблока, К; - коэффициент передачи1-го функционального блоха,Система работает следующим образом. С выхода задатчика 1 напряжение У 1, пропорциональное заданному положению объекта 10 регулирования, поступает на первый вход измерителя 2 рассогласования. На второй вход последнего поступает напряжение Б с выхода нелинейного бло 9ка 9. Два напряжения Б и П 9 сравниваются и на выходе измерителя 2 рассогласования формируется напряжение 02, пропорциональное заданнойскорости двигателя 5, которое поступает на первый вход сумматора 3.На второй инверсный вход сумматора3 поступает напряжение 06 с выходадатчика б скорости, пропорциональное текущему значению скорости двигателя 5. В соответствии с разностьюпоступивших напряжений Б, Б 6сумматор 3 вырабатывает управляющеенапряжение для двигателя 5, которое поступает на вход усилителя 4.(5) 3142811 С выхода усилителя 4 напряжение 1 подается в якорную 1 цепь исполнительного двигателя 5, приводящего в действие объект 10 регулирования через редуктор 7. ИнФормация о текущем положении объекта 10 регулирования в виде выходного напряжения П датчика 8 положенияпоступает на третий вход нелинейного блока 9. На первый вход нелиней О ного блока 9 поступает напряжение П с выхода усилителя 4. В начальный момент времени напряжение, поступающее на вход системы с выхода задатчика 1, целиком проходит по прямому тракту системы. Усилитель 4 находится в зоне насыщения и на вход двигателя 5 поступает напряжение Б соответствуюЧ)щее номинальному напряжению питания двигателя 5. Это же напряжение 04. поступает на первый вход нелинейного блока 9. Статическая характеристика нелинейного блока 9 показана на Фиг.2. По оси абсцисс 25 откладываются значения суммы напряжении П 4+Ц 11 по оси ординат - коэфФициент передачи К 7 нелинейного блока 9 выходное напряжение усилителя 4,выходное напряжение источ"35 ника постоянного напряжеИсточник 11 постоянного напряжения введен в еистему для того, чтобы избежать деления на ноль.Из фиг.2 видно, что при больших значениях выходного напряжения П 4 усилителя 4 коэффициент передачи нелинейного блока 9 имеет небольшое значение и меняется незначительно при больших изменениях напряжения П 4. Величина напряжения Б нелинейного блока 9 определяется значениями его коэффициента передачи К и напряжения 08,поступающего на третий вход нелинейного блока 9 с выхода датчика 8 положения Отсюда видно, что пока напряжение Б большое и объект регулирова 4ния 10 находится далеко от требуемого положения, т.е. напряжение БВнебольшое, величина напряжения Птакже будет незначительной, Поэтомуразность напряжений П 1-П, которуюформирует измеритель 2 рассогласования, остается большой для того,чтобы усилитель 4 находился в насыщении, и на двигатель 5 поступаетноминальное напряжение питания,При этом объект 10 регулированияперемещается к требуемому положениюс максимальной скоростью. При приближении объекта 10 регулированияк требуемому положению величинавыходного напряжения Бо датчика 8положения становится большой, Усилитель 4 работает теперь на линейном участке, т.е. его выходноенапряжение 04 становится небольшим.При этом коэффициент передачи Кнелинейного блока 9 резко возрастает,что приводит к быстрому росту величины сигнала его выходного напряжения П. Разность напряжений Б 1 и 119поступающих на входы измерителя 2рассогласования, максимально быстростремится к нулю, двигател 5 оста"навливается. Для достижения соответствия между входным и выходным сигналами в установившемся положении главную обратную связь нужно сделать единичной. С этой целью величина выходного напряжения Б 11 источника 11 постоян-ного напряжения выбирается равной величине коэффициента передачи КВ датчика 8 положения т.е. 0,1 = КВ. Тогда в установившемся положении системы выходное напряжение П 4 усили тели 4 равно нулю и из формулы (1) следует, чтоК19 К(3) подставляя (3) в (2), получаем Выходное напряжение 06 датчика 8 положения связано с выходным напряжением Б ,поступающим от объекта 10 регулирования на датчик 8 положения, соотношением Подставляя (5) в (4), получим равенство.Прое аа ППП фПвтеитф РОРО т.е. главная обратная связь получается единичной.Введение нелинейного блока 9 в главную обратную связь выгодно отличает предлагаемую следящую систему от прототипа, так как сравнительно простыми средствами удается максимально (в 40 раз) повысить,быстродействие системы по сравнению с прототипом. Использованиепредлагаемой системы в промышленности, например в качестве системыуправления промьппленным роботомпозволяет существенно (в 5 Ч раз)повысить производительность роботаза счет сокращения времени перемещения его исполнительного органаиз одной позиции в другую.