Система автоматического управления

л 556413 Союз Советских Сощиалистицеских Республик1) Дополнительное к 2) Заявлено 02,07.74 т. свид-ву1) 2040431/24 05 В 11 51) присоединением заявкиГосударственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий Приорите публиковано 30,04.77, Бюллетень3) УДК 62-50(088.8) писания 10,06,7 ата опубликовани(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ вьппенпе точности Изобретение относится к автоматике и может применяться при построении высокочастотных следящих систем.Известно устройство, в котором производится формирование корректирующего сигнала путем дискретного преобразования сигнала ошибки, фиксацией и суммированием его с сигналом управления. Оно содержит последовательно соединенные датчик, усилитель и отрабатывающее устройство, а также фильтр, пиковый детектор, блок сравнения напряжений, ключ, блок опорного напряжения, сумматор 11.Из известных систем автоматического управления наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система, содержащая первый и второй фиксаторы, сумматор, интегратор, формирователь корректирующего сигнала, последовательно соединенные блок сравнения, первый, второй усилители, исполнительный механизм, выход которого соединен с входом объекта управления, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с входом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, выход первого усилителя через фильтр соединен с входом дифференциатора 121. Известная система имеет низкую точностмалый запас устойчивости,Цель изобретения - поиустойчивости системы.Это достигается тем, что в предлагаемой системе автоматического управления установлен формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фильтра, а выход - с управляющими входами интегратора и первого и второго фиксаторов, вход первого фиксатора соединен с выходом дифференциатора, а вы ход в с первым входом формирователя корректирующего сигнала и с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, а выход через второй фиксатор 15 и интегратор соединен с вторым входом формирователя корректирующего сигнала, выходы которого соединены с соответствующими входами второго усилителя. Положительный эффект обусловлен тем, чго каждый раз в момент начала отклонения динамической ошибки от установившегося значения (которое может быть скомпенсировано другими известными способами) формируется корректирующий (гасящий) сигнал, длительность которого пропорциональна скорости отклонения, а также скорости и ускорению регулируемой координаты.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы автоматического управления;50 55 60 65 на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу системы.Система содержит блок сравнения 1, первыйи второй усилители 2, 3, исполнительный механизм 4, объект управления 5, фильтр 6, формирователь корректирующего сигнала 7, датчик скорости и ускорения регулируемой координаты 8, дифференциатор 9, формирователь импульсов 10, интегратор 11, первый и второй фиксаторы 12, 13, сумматор 14 х(1) - входной сигнал; у(1) - выходной сигнал.На фиг. 2 приняты следующие обозначения:Я(1) - сигнал рассогласования; Я (1) - высокочастотная составляющая сигнала рассогласования; Ъф,р - импульсный сигнал на выходедо,формирователя импульсов; - теку щее значение производной от высокочастотной составляющей сигнала рассогласования; Рф, - фиксируемое значение производной от высокочастотной составляющей сигнала рассогласования; Уф, - фиксируемое значение сиг:нала, пропорционального скорости и ускорению регулируемой величины; К - дискретное значение интеграла пропорциональное скорости и ускорении регулируемой величины; У" +- 1- корректирующие импульсные сигналы на выходах формирователя корректирующего сигнала;- суммарный корректиРуюший сигнал.Система работает следующим образом.Сигнал рассогласования системы в режиме слежения содержит, кроме установившейся низкочастотной составляющей, также высокочастотную составляющую, обусловленную суммой нелинейностей зона насыщения, лифт, сухое трение, упругие деформации редуктора и др, - см, фиг. 2, где Я(1) - полный сигнал рассогласования системы в режиме слежениями,Установившаяся динамическая составляющая сигнала рассогласования (показана пунктиром на фиг. 2) корректируется, как известно, путем повышения добротности системы по скорости и ускорению или астатизма системы. В предлагаемой системе осуществляется коррекция высокочастотной составляющей ошибки. Сигнал Я(1) с выхода усилителя 2 подается на фильтр 6. Частота люфтовых и переходных колебаний ошибки обычно на порядок выше частоты изменения установившейся составляющей динамической ошибки, что облегчает фильтрацию. Отфильтрованная высокочастотная составляющая Я(1) на фиг. 2 с выхода фильтра 6 поступает на дифференциатор 9 и формирователь импульсов 10, Сигнал с выхода дифференциатора 9на фиг. 2 под(;),д 1ступает на вход фиксатора 12. В момент начала отклонения колебания сигнала Я(1) формирователь 10 формирует импульс, которым фиксируется (запоминается) на фиксаторе 12 сигнал, пропорциональный производной Я(1), т. е. скорости отклонения от нулевого (установившегося) уровня. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 В дальнейшем при каждом переходе через ,нулевое значение высокочастотной составляющей формирователь 10 вырабатывает импульсы, которыми фиксируется (перезапоминается) сигнал с выхода дифференциатора, Сигналы на выходе формирователя 10 и на выходе фиксатора 12 показаны на фиг. 2 (ур и Рф,) . В эти же моменты (начало отклонения высокочастотной составляющей от нуля) на втором фиксаторе 13 фиксируется суммарный сигнал, пропорциональный скорости и ускорению регулируемой величины 1 ф который затем поступает на интегратор 11, обнуляемый импульсами, поступающими с формирователя 10. Сигнал Ън, на выходе интегратора показан на фиг, 2. Крутизна сигнала (наклон пилы) интегратора пропорциональна сигналу Рф поступающему со второго фиксатора 13.Сигналы с выходов первого фиксатора 12 и интегратора 11 поступают на входы формирователя корректирующего сигнала 7, который формирует разнополярные импульсы У +, У - . Длительность импульсов определяется сравнением поступающих сигналов. Полярность импульсов соответствует полярности производной от колебательной составляющей ошибки. Полученный корректирующий широтно-импульсный сигнал У, подается через дополнительные входы второго усилителя 3 в замкнутый контур системы, где суммируется с сигналом рассогласования,Таким образом, в рассмотренной системе высокочастотная составляющая сигнала рассогласования корректируется импульсным сигналом, длительность которого определяется скоростью колебания в момент отклонения ошибки от установившегося значения, а также скоростью и ускорением регулируемой координаты,Так как склонность системы к колебательности при повышенной добротности устраняется корректирующим сигналом, появляется возможность значительно (практически в 3 - 5 раз) повысить точность системы при одновременном увеличении запаса устойчивости (практическп на 10 - 20 дб). Формула изобретения Система автоматического управления, содержащая первый и второй фиксаторы, сумматор, интегратор, формирователь корректирующего сигнала, последовательно соединенные блок сравнения, первый и второй усилители, исполнительный механизм, выход которого соединен с входом объекта управления, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с входом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, выход первого усилителя через фильтр соединен с входом дифференциатора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости системы, в ,ней установлен формирователь импульсов, вход которото соединен с выходом фильтра, а выход - с управляющими входами интегра556413 Фиг. 1 тора и первого и второго фиксаторов, вход первого фиксатора соединен с выходом дифференциатора, а выход - с первым входом формирователя корректирующего сигнала и с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, а выход через второй фиксатор и интегратор соединен с вторым входом формирователя корректирующего сигнала, выходы которого соединены с соотвегствующимп входами второго усилителя. Источники информации, принятые во внима 5 ние при экспертизе; 1, Авт. св. СССР317050, кл. б 05 Г 1/10, 1969, 2, Авт. св, СССР44 б 022, кл. 6 05 В 5/01, 1973 (прототип),. Гл тавитель Техре Кото Е. Караул К КТ Изд.408 Тирак 1106 Государственного коиитета Совета Министр по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб д. 4/5