Следящая система фомина

(55 0 05 В 11/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Э, Джури, Импульсные системы автоматического регулирования, М. Физматгиз,1963, с. 317, 375, 368, 405, рис, 9,35, 9,36,2. Авторское свидетельство СССРЬ 1427327, кл. 6 05 В 11/01, 1979,54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА ФОМИНА(57) Изобретение относится к области авто. матики и может быть использовано в станках с программным управлением и роботах. Цепью изобретения является упрощение системы. Указанная цель достигается благодаря автоматическому управлению ключом, изменяющим структуру системы в ходе переходного процесса, вызванного ступенчатым входным воздействйем, таким образом, что начальная часть переходного процесса соответствует работе системы в замкнутом состоянии, а завершающая часть " выбег") - работе системы в разомкнутом состоянии, Управление ключом осуществляется с помощью фиксатора, интегратора и компаратора, подключенных к внутренним точкам системы и соединенных таким образом, что в результате обеспечиваются как соответствие между установившейся - после завершения "выбега" - выходной величиной системы и величиной входного воздействия (с одновременным снижением колебательности переходного процесса), так и адаптивность оаботы системы по отношению к изменению ее параметров и услоовийработы, Система содержит задатчик 1, измеритель рассогласования 2, второе корректирующее устройство 3, ключ 4, первое корректирующее . устройство 5, исполнительный механизм 6, обьект управления 7, датчик регулируемого параметра 8, формирователь импульсов 9, фиксатор нулевого порядка 10, интегратор 11, компаратор 12. 2 ил,Согласно теореме о свертке в комплексной области (при т -г + со в силу однократности замыкания ключа) изображение Е 2 (8) может быть представлено через сумму выче тов 61(8) /8 (1+ 6 (8 в полюсах, совпадающих с корнями 8) характеристического уравнения замкнутой системы, следующим образом: Изобретение относится к области авто. матики, в частности, к системам управленияперемещением,Целью изобретения является упрощение системы (и, как следствие этого, повышение ее эксплуатационной надежности).На фиг.1 представлена блок-схема системы; на фиг,2 приведен типичный графикизменения во времени сигналов в характерных точках системы.Действие системы основано на следующих соотношениях. Пусть ступенчатое воз- .действие появляется на выходе задатчика ина суммирующем входе измерителя рассог-ласования замкнутой (т.е, при замкнутом 1ключе) системы при 1- О, а размыканиеключа в ходе соответсгвующего переходного процесса - при т = т- порождает на выходе разомкнутой системы продолжение этогопроцесса в аиде "выбега", причем продолжительность разомкнутого состояния ключадостаточна для того, чтобы "выбег" успелпрактически завершиться. Тогда каждомузначению длительности замкнутого состояния ключа г может быть поставлено в соответствие установившегося - послезавершения "выбега" - значение ууст (т) выходной величины системы у ф Пусть также. ключ расположен, например, между вцходом блока с передаточной функцией 61(8), Зна вход которого с выхода измерителя рассогласования поступает сигнал рассогласования е 1(1), и входом блока с передаточнойФункцией 62(8), выход которого являетсявыходом системы и соединен с вычитающим Звходом измерителя рассогласования. Указанные передаточные функции обычно, вопервых, представляют собой отношениеполиномов от 8, причем степень знаменате-.ля не ниже степени числителя, во-вторых,содержит множители 01,02, произведениекоторых есть добротность системы по скорости О, и, в-третьих, являются сомножителями, образующими передаточную.функцию разомкнутой системы 6 (8). 10т) Ег(Я) =ХВез ( Р=в ки Е 2 (8) и перехода кожении, что знаменамножитель 8 - соотноид:. станов редпол ержит етает в осле пределу - в .и тЕль 62(8) СОд 0 шение приобр ууст(Г) =1= 5 херр )г -Я Если предста всех слагаемц с верхним пр 0 тами операци вания, соотно ууст(7) =следние сомножители у е интегралов от ехр (8 Ю) хи затем сменить месирования и интегриропринимает вид: йХ Вез хр(аг) 40 - 3 02 1 61 8 где ). - символ обратного преобразовани Лапласа,45 Это соотношение позволяет непрерывно - в силу эквивалентности т и г - и супреждением вычислять ууст ( т) в ходе переходного процесса в замкнутой системе,вызванного ступенчатым входным воздей 50 ствием, посредством интегрирования сигнала ошибки на входе (или выходе) ключа содновременным умножением результатаинтегрирования на коэффициент 02,В частном случае, когда вход ключа со 55 единен непосредственно с выходом измерителя рассогласования (т,е. 6 1 (8) = 1, 02=О), зависимость ууст ( Г) - как функция тэквивалента увеличенной в 0 раэ скоростной ошибке - как функция 1 - замкнутойсистемы,ууст где Е 2 (8) - изоб е 2(1) на выходе времени т, отсч чала отработки ного ступенчато Лапласу сигнала кнутого в течение о от момента насистемой единичо.воздействия,ражение по ключа, эам итываемог замкнутой Го Входно Согласно теореме о конечном значенвеличина ууст (т) определяется соотношеем: т) Ппт у(1, т 3 =11 пт 8 Е 2(8) 62(8),ФУ Йев ( -- ф-)- --- Огвить по хввид еделом и сумм шениеВ результате для того, чтобы выходная величина системы после размыкания ключа и завершения "выбегз" оказалась в точности соответствующей величине входного воздействия, достаточно разомкнуть ключ (и систему в целом) в ходе переходного процесса в момент времени 1 = топределяемый достижением равенства между вычисляемой величиной ууст (х) и начальным значением рассогласования е(О). Если к тому же "выбег" имеет монотонный характер. переходный процесс может бцть избавлен от колебательности (перерегулирования) при сохранении быстродействия.Следящая системз, блок-схема которой приведена на фиг,1, содержит последовательно соединенные задатчик 1, измеритель рассогласования 2, второе корректирующее устройство 3 (например, предварительный усилитель), управляемый ключ 4, первое корректирующее устройство 5 (например. усилитель мощности), исполнительный механизм 6, объект управления 7 и датчик регулируемого параметра 8, выход которого соединен с вычитающим входом измерителя рассогласования 2, Выход измерителя рассогласования 2 соединен также с входом формирователя импульсов 9 и с информационным входом Фиксатора нулевого порядка 10, Выход формирователя 9 соединен с управляющим входом фиксатора и со сбросовым входом интегрзтора 11, информационный вход которого соединен с информационным входом ключа 4, Выходы фиксатора 10 и интегратора 11 соединены соответственно с опорнцм и информационным входами компаратора 12, выход которого соединен с управляющим входом ключа 4. Коэффициент передачи интегратора 11 равен коэффициенту передачи совокупности блоков 5,6,7 и 8. Разбиение усилительной части системы на устройства 3 и 5 и, следовательно, их структура и параметры в известной степени произвольны, так как определяются схемотехническим и конструкторским удобствами введения ключа 4, В результате ключ 4 может быть установлен в любой точке системы, начиная от выхода измерителя рассогласования 2 и кончая входом исполнительного механизма б, с соответствующей корректировкой коэффициента передачи интегратора 11.Система работает следующим образом, При полвлении ступенчатого сигнала на выходе задатчика 1 соответствующий сигнал появляется на выходе измерителя рассогласования 2. Фронт этого сигнала преобразуется формирователем 9 в импульсную команду, обеспечивающую запомина 10 25 ясь при установившемся значении уу30 равное е(0). Размыкание ключа 4 может быть осуще 35 При непрерывном характере изменения входного воздействия его ступенчатая зпппосредством установки на суммирующем40 входе измерителя рассогласования 2 управ 45 й 20 ние на выходе фиксатора 10 начального значения сигнала рассогласования е 1(0) (прямая 13 на Фиг,2) и сброс (обнуление) выходного сигнала интегратора 11, Одновременно ключ 4- если он не замкнут после отработки предыдущего воздействия - переключается в замкнутое состояние сигнзлом, возникающим на выходе компараторз 12 вследствие изменения сигналов на его входах. Система оказывается замкнутой и начинает отработку входного воздействия(кривая 14 на фиг.2), Одновременно с этим на выходе интегратора 11 формируется нарастающий сигнал (кривая 15 на фиг.2), значение которого при каждом= т0 соответствует величине ууст (т). Как только сигнал на выходе интегратора 11 сравняется - при 1 = т - с сигналом на выходе Фиксатора 10 (точка 16 пересечения прямой 13 и кривой 15 на фиг.2), на выходе компаратора 12 формируется сигнал, изменяющий состояние ключа 4 на противоположное. Ключ 4 (и система в целом) размыкается, и последующее - при ст 1 - изменение выходной величины системы (кривая 14 на фиг,2) происходит в соответствии с состоянием системы в момент размыкания ключа и со свойствами разомкнутой системы, завершаствлено и в последующие моменты установления равенства сигналов на выходахфиксатора 10 и интегратора 11. роксимация, необходимая для функционирования системы, может быть обеспечена ляемого фиксатора нулевого порядка. Таким образом, улучшение динамических характеристик системы достигается при существенном упрощении состава системы, связей между ее элементами и алгоритма работы, обеспечивающего дополнительно и адаптивность работы системы по отношению к изменению ее параметров и условий работы,Формула изобретения Следящая система, содержащая компаратор, соединенный опорным входом с выходом фиксатора, информационным входом - с выходом интегратора, з выходом - с управляющим входом ключа, первое корректирующее устройство, подключенное выходом к входу исполнительного механизма, соединенного выходом с входом объекта7 1798763 8 Эставитель 8.оминхред М.Моргентал Корректор М,Керецман Ре Т.Орловская Заказ 772 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 413035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 управления, подключенного через датчик . регулируемого параметра к вычитающему входу измерителя рассогласования, соединенного суммирующим входом с выходом задатчика, а выходом - с входами формиро- .5 вателя импульсов и второго. корректирующего устройства, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы, в ней выход измерителя рассогласования соединен с информационным входом фиксатора, под ключенного управляющим входом к выходу формирователя импульсов и к входу "Сброс" интегратора, соединенного информационным входом с выходом второго корректирующего устройства и с информационным входом ключа, подключенного выходом к входу первого корректирующего устройства, причем коэффициент передачи интегратора равен коэффициенту передачи блоков, включенных между выходом ключа и вычитающим входом измерителя рассогласования.