Следящая система

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пц 840798 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 2 б 09,79 (21) 2821009/18-24с присоединением заявки Йо(51)м, к .з С 05 В 13/02 Государственный комИтет СССР по делам изобретений н открытий( 54 ) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к следящим системам и может быть использовано в различных технологических установках, в которых требуется обеспечение высоких динамических показателей в широком диапазоне амплитуд и скоростей изменения управляющих воздействий.Известны следящие системы, содержащие задающее устройство, сумматор, формирователь сигнала управления, корректирующий контур, усилительно- преобразовательное устройство, исполнительный двигатель, редуктор, датчик, регулируемой координаты, тахогенера с тор, блок переключения коэффициентов и блок анализа знаков 1 и 2 1.Наиболее близкой к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устройство, сумматор, формирователь сигнала управления,усилительно-преобразовательное устройство и исполнительный двигатель, восход которого через последовательно соединенные тахогенератор и блок переменных коэффициентов соединен со вторым входом усилительно- преобразовательного устройства, а че" рез последовательно соединенные редуктор и датчик регулируемой коорди- ЗО наты - со вторым входом сумматора,выход которого через фильтр соединенс первым входом блока сравнения знаков, второй вход которого соединенсо вторым Выходом формирователя сигнала управления,Известная система обладает высо.кой динамической точностью при отработке пилообразного или синусоидального управляющего воздействия, изменяющегося с большой скоростью, путемотключения сигнала, пропорционального скорости выходного вала исполнительного двигателя, формируемого тахогенератором, от входа усилительнопреобразовательного устройства приналичии специального сигнала, несущего. информацию о режиме работы системы 3 .Недостатком известной системы является ее низкая точность и быстродействие в широком диапазоне амплитуд и скоростей изменения управляющихвоздействий при отсутствии априорноизвестной информации о режиме работысистемы.Цель изобретения - повышение точности и быстродействий системы.Поставленная цель достигается тем,что в следящей системе, выход блока519 ПХ 5 ДП ьдпхд 19 п У 65 О - Кх при О " К хэых при сравнения знаков соединен с управляющим входом блока переменных коэффициентов.На фиг. 1 представлена блок-схемаследящей системы; на Фиг. 2 - кривыесигналов, поясняющие РаботУ предлагаемой системыСледящая система содержит задающее устройство 1, сумматор 2, формирователь 3 сигнала управления, преобразователь 4 код-напряжение, усилительно-преобразовательное устрой 30ство 5 исполнительный двигатель .б,редуктор 7, датчик 8 регулируемойкоординаты, тахогенератор 9, блок 10,переменных коэффициентов, фильтр 11,блок 12 сравнения знаков, выходной 15сигнал 13 сумматора 2, выходной сигнал 14 фильтра .11, выходной сигнал15 усилительно-преобразовательногоустройства 5, время , - первогопереключения, время- второго переключения, время- соответствующее максимальному значению перерегулирования в системе,Предлагаемая система может бытьреализована как в аналоговом (не 25прерывнОм) виде, так и в цифровом(дискретном) виде, В последнем случае при реализации блоков .1, 2, 3,4 и 8 в цифровом виде в систему необходимо ввести преобразователь коднапряжение 4, который будет служитьдля согласования цифровой части системы с аналоговойПредлагаемая система в цифровомварианте работает следующим образом. Задающее устройство 1 вырабатывает задающее воздействие в виде двоичного кода, которое в зависимости от режима работы может изменяться по ступенчатому, пилообразномуили синусоидальному закону. В цифровом сумматоре 2 происходит вычитание из задающего воздействия сигнала регулируемой координаты, поступающего 45 с цифрового датчика регулируемой координаты 8 также в виде двоичного кода. Сигнал разности, вычисленный в цифровом сумматоре 2 поступает в формирователь 3 сигнала управления 50 (регистр управления), на выХоде кото-, рого формируется абсолютная величина Кода разности в виде и двоичных разрядов (обычно и = 3-6) и знак разности. Далее код сигнала разности . у преобразуется преобразователем 4. коднапряжение в напряжение постоянного тока и поступает на вход усилктельнопреобразовательнбго устройства 5, где он складывается с сигналом с выхода блока переменных коэффициентов 10 по формуле где х в , сигнал на втором выходеформирователя 3 сигнала управления,у - сигнал 14 на выходе цифро вого фильтра 11, имеющегоположительную фазо-частотную характеристику,х - сигнал с выхода тахогенератора 9, пропорциональныйскорости выходного вала исполнительного двигателя б.с коэффициентом К или К.О - выходной сигнал преобразо-.вателя 4.Управляющий сигнал а (15) в усилительно-преобразовательном устройстве5 преобразуется в напряжение переменного тока, усиливается и подаетсяна обмотки управления исполнительного двигателя б, который отрабатывает имеющееся рассогласование и черезредуктор 7 поворачивает кодовый датчик 8 на угол, при котором сигналразности становится равным нулю.При работе системы с режиме отработки пилообразного выходного сигнала, изменяющегося с большой скоростью, знак сигнала с выхода цифрового фильтра 11 ь 9 п у на линейномучастке движения системы равен знаку сигнала ь 9 п х со второго выходаформирователя 3 сигнала управления,и блок 12 сравнения знаков вырабатывает сигнал, обеспечивающий переключение блока переменных коэффициентов10 на коэффициент К, величина которого выбирается исходя из требованийк характеристикам следящей системы.При выборе величины К = 0 запрещается прохождение сигнала хэшх с выхода тахогенератора 9 через блок 10переменных коэффициентов на входусилительно-преобразовательного устройства 5. В результате система обладает высокой добротностью, и динамическая ошибка в режиме отработки входного сигнала, изменяющегося по пилообразному закону с большой скоростью,существенно уменьшается. При отработке входного сигнала, изменяющегосяпо синусоидальному закону, блок 10переменных коэффициентов подключаетсигнал с выхода тахогенератора 9 ко .входу усилительно-преобразовательного устройства 5 с коэффициентомК на сравнительно небольшое времяв течение каждого полупериода, чтотакже существенно увеличивает точность системы в установившемся режиме. Работа следящей системы в режиме отработки ступенчатых входных сигналов, амплитуда которых может изменяться в широком диапазоне, происходит следующим образом.Пусть передаточная функция непреРывной части следящей систеьы имеет вид ЯР 7 - ф . К такому виду можнопйпривести, например, передаточную функцию системы, в качестве исполнительного двигателя 6 которой используется асинхронный двухфазный двигатель с полым ротором при условии пренебрежения постоянными времени усилительно-преобразовательного устройства,н где К - добротность разомкнутой сис 10темы, 1 - постоянная времени исполнительного двигателя с нагрузкой. До момента(фиг. 2) сигнал ско ростной обратной связи с выхода тахо- генератора 9 через блок 10 переменных коэффициентов подключен ко входу усилительно-преобразовательного устройства 5, с коэффициентом К = О, сигнал 13 с выхода регистра 3 управления, изменяется по закону х=соир , а скорость изменения этого сигнала определяется, как х = -и 1 пи что обеспечивает высокое значение скорости обработки, условием первого переключения является изменение знака сигнала 14 с выхода цифрового фильтра 11. В момент ,1 блок 10 переключения коэффициента подключает сигнал скоростной обратной связи с выхода 30 тахогенератора 9 ко входу усилительно-преобразовательного устройства 5 с коэффициентом К 2 = О, что вызывает торможение переходного процесса в системе за счет резкого снижения ее 35 добротности.Наиболее оптимальным с точки зрения чувствительности показателей переходного процесса к изменению параметров система (например К - коэффи циента передачи, Т - постоянной времени) является выбор коэфФициента К2 иэ условия К 2 = - . Момент с, в ко-.ссе О торый блок 10 переменных коэффициентов переключает коэффициент передачи45 сигнала с выхода тахогенератора 9 с К на К 4 (К 4 = 0), соответствует моменту изменения знака сигнала 13 с выхода регистра 3 управления и из условия х(с) кс О определится,как501н.щ; т - птс Максимальному перерегулированию в системе соответствует момент времени 55 (фиг. 2), когда скорость изменения ошибки.х(с 3) = О, При этом перерегулйровавие равно величине ошибки х(с 3) щ 0 взятой с противоположным снаком, и опредеакекои каксса исс-ссесСадо-(с 1 п н, С - сос кос 1 Е где величина ид С,1 определяется параметрами цифрового фильтра 11. Таким. образом, соответствующий выбор коэфФициентов К 1 и К и их переключение в блоке 10 переменных коэффициентов в функции сигнала с выхода блока 12 сравнения знаков позволяет получить переходный процесс в предлагаемой следящей системе с заданным значением перерегулирования и высоким быстродействием в широком диапазоне амплитуд входных ступенчатых сигналов.Использование новых связей между известными функциональными блоками выгодно отличает предлагаемую следящую систему.от известной, так как позволяет значительно уменьшить величину динамической ошибки в системе при отработке пилообразного или синусоидального входного сигнала, изменяющегося с большой скоростью, при отсутствии априорной информации о режиме работы системы примерно в 4-5 раз и повышает быстродействие системы примерно в два раза, как при амплитуде входного ступенчатого сигнала, незначительно отличающейся от величины линейной зоны системы, так и при больших амплитудах.Формула изобретенияСледящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устройство, сумматор, формирователь сигнала управления, усилительно-преобразователь.,ое устройство и исполнительный двигатель, выход которого через последовательно соединенные тахогенератор и блок переменных коэффициентов соединен со вторым входом усилительно-преобразовательного устройства, а через последовательно соединенные редуктор и датчик регулируемой координаты - со вторым входом сумматора, выход которого через фильтр соедИнен с первым входом блока сравнения знаков, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя сигнала управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы., в ней выход блока сравнения знаков соединен с управляющим входом блока переменных коэффициентов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2353243/18-24,кл. 6 05 В 11/01, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 438984, клС 05 В 15/02, 1972.3. Хлыпало Е.И. Нелинейные корректирующие устройства в автоматическихсистемах. Л , "Энергия", 1973, с. 6589 (прототип,840798 761 тираж 940 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. ак"Патент", г. Ужгород, ул. Проектн филиа Составитель Ю, Шаровктор А, Шандор Техред Т.Маточка Корректор