Следящая система

(51)5 6 05 В 11/14 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТО(56) Авторское свидетельство СССРМ 769485, кл, б 05 В 11/14,Авторское свидетельство СССРМ 911457, кл, 6 05 В 11/14.Авторское свидетельство СССРМ 1007082, кл. С 05 В 11/14, 1983,(57) Изобретение относится к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной функциейотклонения от заданной величины и можетбыть использовано в системах промышленЖ 1829023 А 1 ного назначения. Целью является повышение быстродействия и динамической точности. Следящая система содержит два блока сравнения 1, 14, корректирующее устройство 2, два ключа 3, 11, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, пять устройств выборки-хранения 8,12,16,20,18, два управляемых усилителя 9,17, два сумматора 10, 15, три масштабирующих усилителя 13, 19, два формирователя импульсов 24, 25, устройство синхронизации 22, пороговый элемент 23, 1-2-3-4-5, -6-7-1, 1-8-9-10-11-4, 11-20, 1-22- 24-17-10, 24-8, 24-16, 24-28, 1-28-25-3, 25-11, 24-20-21-15-16-17, 24-12-18-14-15, 24-18, 7- 12, 13-18-19-14, 2 ил,Следящая система (фиг, 1) содержит последовательно соединенные блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, ключ 3, предварительный усилитель 4, усилитель 35 мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект управления 7, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 1, Выход этого блока подключен через последовательно соединенное устройство выбор ки-хранения (УВХ)неуправляемый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилителя 4. Выход объекта регулирования 7 через последовательно соединенные УВХ 12, масштабирующий 45 усилитель 13, блок сравнения 14, сумматор 15, УВХ 16, управляемый усилитель 17 подключен ко второму входу сумматора 10. Выход УВХ 12 через последовательно соединенные УВХ 18 и масштабирующий усилитель 19 подключен к первому входу блока сравнения 14. Выход ключа 3 (вход предварительного усилителя 4) чеоез последовательно соединенные УВХ 20 и масштабирующий усилитель 21 подключен к 55 в горому входу сумматора 15, К выходу блока сравнения подключены устройство синхронизации 22 и пороговое устройство 23. Выход устройства синхронизации 22 подключен к входу формирователя импульИзобретение относится к области автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданной величины, а именно к следящим системам, к которым предъявляются высокие требования по точности и быстродействию, и может быть использовано в системах промышленного назчачения,Целью изобретения является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части,Введение в следящую систему новых элементов и связей позволяет реализовать в ней переходные процессы без перерегулирования за минимальное время Т=пп, при ненулевых начальных условиях по скорости, где:й - длительность одного шага регулирования;и - число шагов, равное порядку дифференциальных уравнений, описывающих динамику САУ, а также обеспечить высокую динамическую точность за счет включения корректирующего устройства при малых значениях ошибки.На фиг, 1 представлена структурная схема следящей системы; на фиг. 2 - эпюры напряжений следящей системы 4-го порядка и вид ее переходного процесса,5 10 15 20 25 30сов 24, первый вь ход которого подключен к управляющим входам УВХ 8 и УВХ 16, второй - к управляющим входам управляемых усилителей 9 и 17, третий - к управляющим входам УВХ 12, 18 и 20, а четвертый - к второму входу порогового элемента 23. Выход порогового элемента 23 подключен к входу формирователя импульсов 25, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа 3, а второй - к управляющему входу ключа 11. В общем случае блок сравнения, УВХ, сумматор, пороговый элемент, ключиформирователь импульсов 25, предварительный усилитель, усилитель мощности, управляемый усилитель, устройство синхронизации, формирователь импульсов 24.Уорректирующее устройство может быть выполнено в виде звена на резисторах и конденсаторах с передаточной функцией д(р) - Т 2 Т 2 р + ( Т 1 ( 1 + 82/ Р 1 ) ) р + 1 стема работает сле Следящая си дующим образом,При отсутствии на входе системы задающих воздействий ошибки ф) (фиг. 2,б) на выходе блока 1 тождественно равна нулю и по абсолютному значению не превышает зону нечувствительности порогового элемента, Пороговый элемент и последовательно с ним включенный формирователь импульсов вырабатывает такие импульсы, что первый ключ замкнут, а второй разомкнут, Таким образом, следящая систсма замкнута через последовательно включенные блок сравнения, корректирующее устройство, первый ключ, предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный дви атель, объект управления и первь й вход блока сравнения, Прохождение сигнала не изменится, если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового элемента. Известно, что включение корректирующего устройства с требуемыми характеристиками позаоляет уменьшить динамическую ошибку следящей системь:,При подаче на вход САУ такого задающего воздействия (фиг, 2,а) чтобы сигнал ошибки системы 0 (1) 9 фиг, 2,б) с выхода блока сравнения превысил зону нечувствительности порогового элемента, последний вырабатывает импульсы для формирования импульсов 25 (фиг. 2,г,д), который в свою очередь переключает ключи. Первый ключ размыкается, второй замыкается, Одновременно сигнал ошибки поступает на вход устройства синхронизации. На выходепоследнего формируется импульс синхронизацли СИ (фиг, 2,е), который подается на вход формирователя импульсов 24, с первого выхода которого снимаются короткие импульсы с периодом Т для управляющих входов управляемых усилителей 9, 17,Ошибка системы О (т) запоминается в УВХ 8 на пЕрисд Т=п 11, гдЕ и - псрядск дифференциального уравнения, которым описывается предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект управления, а Ь - длительность одного управляющего импульса, В различный период Ь, 2 Ь, 2 Ь, 4 Ь с выхода управляемого усилителя. 9 снимаются импульсы различной полярности и амплитуды (фиг, 2,и), которые определяются величиной и полярностью сигналов САУ, а также величиной и знаком коэффициентов управляемого усилителя в каждом интервале регилирования, С третьего выхода формирователя импульсов 24 снимаются импульсы с периодом Ь 1и, которые подаются на управляющие входы УВХ 12, 18, 20.УВХ 12, 18, 2, масштабирующие усилители 13, 19, 21, блок сравнения 14, сумматор 15 реализуют так называемую схему наблюдения второй переменной состояния х 2 = О у 2 (фиг, 2,3) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 х 2( 1411) = КОх 1(РЬ 1) К 1 Х 1(Р 1)п 1+К 2 Оупр(Р.1)11 где Ко, К 1, К 2 - весовые коэффициенты;х 1 - выход объекта управления;Оупр - управляющие напряжения, Второй переменной состояния в данной системе является скорость вращения вала исполнительного двигателя, В УВХ 16 запоминается сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного двигателя на перлод Т=пЬ, который подается на вход управляемого усилителя 17. С его выхода снимаются импульсы различной амплитуды и полярности (фиг. 2 к), которые определяются величиной и полярностыс значения скорости объекта управления, а также величиной и знаком коэффициентом передачи управляемого усилителя 17 в интервале регулирования 5. В сумматоре 10 происходит сложение сигналов с выходов управляемых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подается на вход предварительного усилителя, с выхода которого снимается напряжение Оупр (фиг. 2,л).Погле срабатывания устройства синхронизации и формирователя импульсов 24 схемы последнего и порогового элемента запрещается переключение порогового элемента и формирователя импульсов 25, ключей 3,11 до полной отработки САУ ошибки за время Т=пй под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10,Под воздействием данного управления объект регулирования отрабатывает ошибку САУ за и интервалов без перерегулирования. Вид переходного процесса в следящей системе показан на фиг, 2,м. После этого схема возвращается в исходное состояние,Таким образом, в предварительной системе благодаря реализации контура управления при относительно большой ошибке с переменным коэффициентом достигается увеличение быстродействия и реализации контура управления с помощью корректирующего устройства позволяет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине,Экспериментальные исследования показали, что пс сравнению с прототипом быстродействия системы повышается в 3,3,5 раза, а динамическая ошибка уменьшается в 1,11,2 раза.Формула изобретения Следящая система, содержащая первый блок, блок сравнения, два ключа, последовательно соединенные предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект регулирования, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого является входом системы, пороговое устройство, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в нее введены корректирующее устройство, пять устройств выборки и хранения, устройство синхронизации, второй формирователь импульсов, два управляемых усилителя, три масштабирующих усилителя, второй блок сравнения и второй сумматор, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранения, устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу первого блока соавнения, выход корректирующего устройства через первый ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход первого устройства выборки и хранения через последовательно соединенные первый управляемый усилитель, первый сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход объекта управления через последовательно соединенныевторое устройство выборки и хранения, первый масштабирующий усилитель, второйаказ 2475 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 блок сравнения, второй сумматор, третье устройство выборки и хранения и второй управляемый усилитель соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого ключа последовательно соединенные четвертое устройство выборки и хранения и третий масштабирующий усилитель подключен к второму входу второго сумматора, выход второго устройства выборки и хранения через последовательно соединенные пятое устройство выборки и хранения, второй масштабирующий усилитель подключен к второму входу второго блока сравнения, п ри этом выход устройства синхронизации соединен с входом второго формирователя импульсов, первый выход которого подклю чен к управляющим входам первого и третьего устройств выборки и хранения, второй выход - к управляющим входам второго, четвертого и пятого устройств выборки и хранения, третий выход - к управляющим 10 входам первого и второго управляемых усилителей, четвертый выход - к второму входу порогового элемента,