Следящая система

:,;" М АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬС К АВТОРСКО ливанов и В,В, Се цифКиев: ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 769485,кл, С 05 В 11/14, 1987.Авторское свидетельство СССРФ 921457,кл, 6 05 В 11/14, 1988,Авторское свидетельство СССРГФ 1007082,кл, 6 05 В 11/14, 1990,Солодовников В.В ПлотниковЯковлев А.В. Основы теории и элеменстем автоматического регулированиМашиностроение, 1985,Гостев В,И, Системы управленияровыми регуляторами; Справочник,Техника, 1990, с. 280,Изобретение относится к области автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданнол величины, а именно к следящим системам, к которым предъявляются высокие требования поточности и быстродействию, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения,Цельо изобретения является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях се непрерывной части,(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА(57) Изобретение касается автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданной величины, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения. Целью является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части; Следящая система содержит блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, два ключа 3, 11, предварительный усилитель, усилитель мощности 5, исполнительныи двигатель 6, обьект регулирования 7, измеритель скорости 17, четыре устройства выборки хранения 8, 13, 15, 18, четыре управляемГых усилителя 9, 14, 16, 19, сумматор 10, измеритель скорости и ускорения 12, устройство синхронизации 20, два формирователя импульсов 23, 22, пороговое устройство 21, генератор управляющих импульсов 24. 2 ил,Введение в следящую систему новых элементов и связей позволяет реализовать в ней переходные процессы без перерегулирования за минимальное время Т = пЬ при нулевые начальных условиях по скорости, где; Ь - длительность одного шага регулирования;и - число шагов, равные порядкудифференциальных уравнений, описывающих динамику САУ а также обеспечить высокую динамическую точность за счет включения корректирующего устройства при малых значениях ошибки, Именно введение новой. совокупности ранее перечисленных элементов и связей позволило повысить быстродействие и точность следящей системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части.На фиг, 1 представлена структурная схема следящей системы.На фиг, 2 представлены эпюры напряжений следящей системы 4-го порядка и вид ее переходного процесса.Следящая система (фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, ключ 3, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 1. Выход блока сравнения 1 подключен также через последовательно соединенные УВХ 8, управляемый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилителя 4, Выход объекта регулирования 7 через последовательно соединенные измеритель скорости и ускорения 12, УВХ 13, управляемый усилитель 14 подключен ко второму входу сумматора 10, Второй выход измерителя скорости и ускорения 12 через последовательно соединенные УВХ 15, управляемый усилитель 16 подключен к третьему входу сумматора 10. Вход блока сравнения 1 через последовательно соединенные измеритель скорости 17, УВХ 18, управляемый усилитель 19 подключен к четвертому входу сумматора 10, К выходу блока сравнения подключены устройство синхронизации 20 и пороговое устройство 21. Выход устройства синхронизации 20 подключен ко входу формирователя импульсов 22, первый выход которого подключен к управляющим входам УВХ 8, 13, 15 и 18, второй выход формирователя импульсов 22 подключен к управляющим входам управляемых усилителей 9, 14, 16 и 19, а третий выход блока 22 - к второму входу порогового устройства 21, Выход. порогового устройства 21 подключен к формирователю импульсов 23, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа 3, а второй - к управляющему входу ключа 11.Первый и второй выходы генератора управляющих импульсов 24 подключены к управляющим входам измерителя скорости 17, а третий, четвертый и пятый выходы генератора управляющих импульсов - к первому, второму и третьему управляющим входам измерителя скорости и ускорения 12.. Следящая система работает следующим образом.При отсутствии на входе системы задающих воздействий величина ошибки 0(1)(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 23 вырабатывает такие импульсы; что первый ключ. замкнут, а второй разомкнутТаким образом, следящая система замкнута через последовательно включенные блок сравнения, корректирующее устройство, первый ключ, предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель, обьектуправления и первый входблока сравнения. Прохождение сигнала не изменится, если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового устройства 21. Известно, что включение корректирующего устройства с требуемыми характеристикамипозволяет уменьшить динамическую ошибку следящей системы.При подаче на вход САУ такого, задающего воздействия (фиг. 2, а), чтобы сигналошибки системы 0(т) (фиг. 2, б) с выхода блока сравнения превысил зону нечувствительности порогового устройства 21, последний вырабатывает импульсы для формирователя импульсов 23 СИ (фиг, 2, в),который в свою очередь переключает кл ючи.Первый ключ 3 размыкается, второй ключ 11 замыкается, Одновременно сигнал ошибки поступает на вход устройства синхронизации, На выходе последнего формируется импульс синхронизации СИ (фиг, 2, в), кото рый подается на вход формирователя импульсов 22, с первого выхода которого снимаются короткие импульсы с периодомТ для управляющих входов УВХ 8, 13, 15, 18и импульсы для управляющих входов управ ляемых усилителей 9, 14, 16, 19, Ошибкасистемы 0(с) запоминается в УВЗ 8 на период Т = пп, где п - порядок дифференциального уравнения, которым описывается предварительный усилитель, усилитель 45 мощности, исполнительный двигатель иобъект регулирования, а й - длительность одного управляющего импульса. Также в УВХ 13 запоминается сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного двигателя на период Т = пп, В УВХ 15запоминается сигнал, пропорциональный ускорению вала исполнительного двигателя на период Т = пп, а в УВХ 18 запоминается сигнал, пропорциональный скорости входного воздействия, В различные периоды и, 2 п, Зй, 4 п с выхода управляемого усилителя 9 снимаются импульсы различной полярности и амплитуды (01 фиг.2, ж), которые определяются величиной и1833831 45 синхронизации соединен с входом второго50 формирователя импульсов, первый вход ко 55 полярностью сигнала рассогласования САУ 0(с) (фиг. 2, б), а.также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 9 в каждом интервале регулирования. Аналогично с выхода управляемого усилителя 14 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности О 2 (фиг, 2, 3), которые определяются величиной и полярностью значения скорости вала исполнительного двигателя Оскорвых (фиг, 2, г), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя в каждом интервале регулирования. С выхода управляемого усилителя 16 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности Оз(фиг.2, и), которые определяются величиной и полярностью значения ускорения вала ис- ПОЛНИТЕЛЬНОГО ДВИГаТЕЛЯ Оускор.вых. (фиг, 2, д), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 16 в каждом интервале регулирования, С выхода управляемого усилителя 19 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности О 4 (фиг. 2, к), которые определяются величиной и полярностью значения скорости вход- НОГО СИГНаЛа Оскор.вых. (фиг, 2, Е), а Тахжв величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 23 в каждом интервале регулирования. В сумматоре происходит сложение сигналов с выходов управляемых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подается на входпредварительного усилителя. с выхода которого снимается управляющее напряжение Оупр (фиг, 2, л), После срабатывания устройства синхронизации и формирователя импульсов 22 и порогового устройства 21 запрещают переключение порогового устройства 21., формирователя импульсов 23 и ключей 3, 11 до полной отработки САУ ошибки под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10 за время Т = пй. Под воздействием данного управления обьект 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 предлагаемой системе благодаря реализации контура управления с переменным коэффициентом усиления при относительно большой ошибке САУ достигается увеличение быстродействия и реализации контура управления с помощью корректирующего устройства позволяет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине. 5 10 15 20 25 30 35 40 Формула изобретения Следящая система, содержащая сумматор, блок сравнения, два ключа, последовательно соединенные предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и обьект регулирования, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого является входом системы, пороговое устройство, выход которого через формирователь импульсов подключен к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в нее введены корректирующее устройство, четыре устройства выборки и хранения, устройство синхронизации, второй формирователь импульсов, четыре управляемых усилителя, измеритель скорости, измеритель скорости и ускорения, генератор управляющих импульсов, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранения, устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу блока сравнения, выход корректирующего устройства через первый ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход первого устройства выборки и хранения через последовательно соединенные первый управляемый усилитель, сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход объекта регулирования через последовательно соединенные измеритель скорости и ускорения, второе устройство выборки и хранения, второй управляемый усилитель соединен с вторым входом сумматора, второй выход измерителя скорости и ускорения через последовательно соединенные третье устройство выборки и хранения, третий управляемый усилитель соединен с третьим входом сумматора, второй вход блока сравнения через последовательно соединенные измеритель скорости, четвертое устройство выборки и хранения, четвертый управляемый усилитель подключен к четвертому входу сумматора, при этом выход устройства торого подключен к управляемым входам первого, второго, третьего и четвертого устройств выборки и хранения, второй выход второго формирователя импульсов - к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого управляемых усилителей, а третий выход второго формирователя импульсов - к второму входу порогового устройства, первый и второй выходы генератора управляющих импульсов под1833831 4"1 Составитель Б.ГостевТехред М,Моргентал орректор Л,филь дакто каз 2885 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 ключены к первому и второму управляющим входам измерителя скорости, а третий, четвертый и пятый выходы генератора управляУСКар Ьусор ющих импульсов подключены к первому,второму и третьему управляемым входамизмерителя скорости и ускорения.