Следящаяя система

Сфез Сфветскмк Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ о 1857926(61) Дополнительм (22) Заявлено 11, сприсоединеиием (23) ПриоритетОпубликовано Дата олублико к авт, саид-ву(51)м, Кл 3 С 05 В 11/01 аявки йо Государственный коинтет СССР по делам язобретеняй н открытяя(12) Авторы В.К. Стеклов и Н.В, Градобоева из етени 7 ) Заявитель Киевский институт автоматики и 54) СЛЕ изс о Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и управлению и может быть использовано при построении следящих систем, подверженных ступенчатым задающим воздействиям,Известны следящие систеьн, содержащие последовательно соединенные задатчик, первый сунюатор, усилитель, второй сумматор, первый коммутатор, третий сумматор и формирователь сигнала управления, выход которого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй переключатель соединен со вторым входом третьего сумматора, а через блок главной обратной связисо вторым входом первого сумматора, первый вход которого через последовательно соединенные второе коррек-. тирующее устройство и третий коимутатор соединен со вторым входом второго суюатора, управляющие входы коммутаторов соединены с соответствую щими выходами блока управления, в качестве которого применяются различ ного рода нелинейные корректирующие устройства 1 и 2.Иввестна также следящая система, которая обладает повышенной точностью в переходных режимах при ступенчатом управляющем воздействии иработает в широком диапазоне изменения,скачков управления. Эта системасодержит последовательно соединенныеэлемент сравнения, предварительныйусилитель, сумматор, исполнительныйблок и объект, охваченные цепью единичной обратной связи, причем одинвходов элемента сравнения соединенвнешним источником управляющеговоздействия, а также устройство управления, первый вход которого такжесоединен с виешнии источником управлякщего воздействия, второй вход -с выходом элемента сравнения, а вых дсоединен с вторым входом сумматора.В состав устройства управления, всвою очередь, входят два мулътивибратора с отрицательным выходным ии пульсом, блок селекторов и ключ,приэтом вход системы через ключ связавс первым входом блока селекторов,че фрез последовательно соединенныемультивибратор с отрицательным выходным импульсом и мультивибратор с положительным выходным импульсом связан со вторыи входом блока селекторова через другие последовательно соединенные иультивибратор с положительным выходным импульсом и мультивибра 857926тор с отрицательным выходным импульсом связан с входом (третьим) блокаселекторов, выход которого подключенк входу сумматора, а четвертый н пятый входы - к общим клеммам соответствующей пары мультивибраторов, причем вход предварительного усилителясоединен с блоком селекторов черезупомянутый ключ 31.В комбинированных следящих системах обычно дополнительно вводится рсвязь по управляющему воздействиюв виде корректирующего звена, формирующего производные по управляющемувоздействию для повышения порядкаастатизма системы,Недостатком известной системыявляется низкая точность слежения,обусловленная некоторым отклонениемпараметров переходного процесса отоптимальных вследствие того, что сигналы управления на смежных интервалах, которые для сокращения временипереходного процесса должны бытьодинаковыми по амплитуде и иметьразные знаки, в действительности будут различаться по абсолютной величине амплитуды, так как результирующий сигнал управления, формируемыйна сумматоре, выход которого соединен с исполнительным блоком, представляет собой сумму равных по амплн- ЗОтуде, но разных по знаку сигналовс устройства управления н убывающегов период переходного процесса сигнала Ошибки с предварительного усилителя. Поскольку эа время переходногопроцесса знак сигнала ошибки не изменяется, а сигнал управления знакопеременен, получаются различные амплитуды сигнала управления на смежных интервалах.Кроме того, недостатком укаэанной 40системы является ограниченная область применения только для системвторого порядка, вследствие наличияв устройстве управления ограниченного числа мультивибраторов и .простой 4логики управленияПри более сложномобъекте, когда система регулирования описывается уравнениями более высокого порядка, возможно спроектировать соответствующее устройство управления,що используя принцип, заложенный в известной системе, однако на практике такая воэможность не реализуется вследствие того, что при этом устройство управления усложнилось бы настолько, что резко снизились бы надежность и помехозащищенность, а следоватвльно, эффект применения такого устройства.Наиболее близкой по технической сущности является следящая система, содержащая последовательно соединенные эадатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор первый коммутатор, третий сумматор и формирователь сигнала управления, выходом соединенный со входом объекта регулирования, выход которого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй коммутатор соединен со вторым входом третьего сумматора, а через блок главной обратной связи - со вторым входом первого сумматора, первый вход которого через второе корректирующее устройство соединен со вторым входом второго сумматора, а.выход через третье корректирующее устройство - с управляющими входами первого и второго коммутаторов 4 Д.Недостатком известной системы является низкая точность при ступенчатом задающем воздействии, что значительно снижает область ее применения.Цель изобретения - повышение точности следящей системы.Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе второй вход третьего корректирующего устройства соединен с выходом эадатчика, а второй выход - с третьим входом третьего сумматора.На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 - блок-схема третьего корректирующего устройства; на фиг. 3 - график выходного сигнала третьего корректирующего устройствау на фиг. 4 - структурная схема системы в установившемся режиме работы.Система содержит задатчик 1, первый, второй и третий сумматоры 2, 3 и 4, усилитель 5, первый и второй коммутаторы 6 и 7, формирователь 8 сигнала управления, объект 9 регулирования, блок 10 главной обратной связи, первое, второе и третье корректирующие устройства 11,12 и 13, первый, второй, третий и четвертый мультивибраторы 14,15,16 и 17,ключ 18, селектор 19. При этом О - сигнал на выходе 1-го функционального блока.Третье корректирующее устройство представляет собой нелинейное корректирующее устройство, в состав которого входят мультивибратор 14, генерирующий положительный импульс при положительном скачке сигнала О мультивибратор 15, генерирующий отрицательный импульс при отрицательном скачке сигнала 04, мультивибратор 16, генерирующий импульс отрицательной полярности при положительном скачке сигнала О, мультивибратор 17, генерирующий импульс положительной полярности при отрицательном скачке сигнала Ц, ключ 18 и селектор 19.Система работает следующим образом.При ступенчатом задающем воздействии с задатчика 1 корректирующее устройство 13 генерирует сигнал 0 в виде импульсов требуемой длительности, который через сумматор 4 иформирователь 8 сигнала управленияпоступает на вход объекта управления. Количество импульсов в сигна"ле О,1 определяется свойствами (порядком) объекта 9, а длительностигенерируемых импульсов зависят отвеличины скачка задающего сигналаО , Кроме того, корректирующее устройство 13, первый выход которогосвязан с управляющими входами коммутаторов б и 7, генерирует импульсыдля управления ими, длительность которых определяется временем переходного процесса. Коэффициенты передачи коммутаторов 6 и 7 зависят отсигнала О 8, генерируемого корректиРующим устройством 13 на первом выходе О,О; 20 О,Ф О, при О при О при О 1 з при О,-; - (-)- (1)"уЕ где Я (5) - передаточная функцияВформирователя,8 сигналауправления;Ч (5) - передаточная функцияобъекта 9;Я (5) - передаточная функциякорректирующего звена 611 в цепи местной обрат"ной связи;5 - оператор Лапласа.Передаточная функция Яи (5) выбирается таким образом, чтобы оптими где Ч , Н - коэфФициенты передачи коммутаторов би 7.Сигнал с первого выхода корректирующего устройства 13, с помощью коммутатора б отключает выход сумматора 3 от первого входа сумматора 4 и тем самым исключает влияние сигнала ошибки О на сигнал О, ,т.е. сигнал О,в на различных интервалах управления станет одинаковым.по амплитуде, что обеспечивает более быстрое окончание переходного процес" сав цепи, Формирователь 8 сигнала управления, объект 9, корректирующее устройство 11 коммутатор 7 и сумматор 4. 40При О 19 1 О коммутатор 7 замыкает цепь местной обратной связи и оптимизируемзм н предлагаемой системе выступает не замкнутый контур, а формирователь 8 сигнала управления и 45 объект 9, охваченные местной отрицательной обратной связью. Передаточная Функция оптимизируемой части определяется выражением зируемая часть с передаточной функцией Ч 0(5) была проще с точки зрения достижения оптимальности по быстродействию, т.е. чтобы, корни уравнения1 + Ю (5)И (5)Ч (5) - О (2)были отрицательными и большими по,абсолютной величине. Тогда регулируемая величина О быстрее Установится в заданное значение.ц 0 Р+ % Ае 1 ф, 31г 1где )Ь - установившееся значениерегулируемой величины Ц,п - число корней уравнения Ч 2);- -ый корень (отрицательный);А - -ое начальное значение,Иэ выражения (3) видно, что чембольше по абсолютной величине корни3, тем быстрее О) стремится к /Кроме того,.оптимизируемая часть спередаточной Функцией Чо(5) значительно проще, чем весь замкнутыйконтур (с предварительным усилителем и сумматором), поэтому и нелинейное корректирующее устройство 13получается проще в предлагаемой системе, чем в известной, при высокомпорядке уравнения системз за счетуменьшения количества моментов переключения а следовательно, и числагенераторов импульсов (напримермультивибраторов) корректирующегоустройства 13. При медленно меняющихся управляющих воздействиях спредлагаемая система работает беэкорректирующего. устройства 13, какобычная комбинированная система(фиг.4), обеспечивая высокую точность воспроизведения О,1,Таким образом, в предлагаемойсистеме исключено влияние сигналаошибки О 2 на сигнал управления О 8,что позволяет достичь требуемогопереходного процесса с меньшимиотклонениями от оптимальности, чемв известной системе, т.е. повыситьна 10 точность следящей системыпрактически любого порядка. Экспериментапьная проверка подтвердилаработоспособность системы и ее положительные свойства.Технико-экономический эффект прииспользовании предлагаемого технического решения заключается в улучшейии качества готовой продукции засчет повышения соответствия характеристик готовой продукции заданным,т.е. эа счет уменьшения количествабракованной продукции.Формула изобретенияСледящая система, содержащая последовательно соединенные задатчьк,857926 фЬе. 5 Заказ 7241 Тираж 940 Подписи ВНИ фнлиал ППП "Патент Ужгород, ул. Проект первый сумматор, усилитель, второйсумматор, первый коммутатор, третийсумматор и формирователь сигналауправления, выходом соединенный совходом объекта регулирования, выходкоторого через последовательно включенные первое корректирующее устройство и второй коммутатор соединен совторым входом третьего сумматора, ачерез блок обратной связи - со вторым входом первого сумматора, первыйвход которого через второе корректирующее устройство соединен со вторымвходом второго сумматора, а выходчерез третье корректирующее устройство - с управляющими входами первогои второго коммутаторов, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нейвторой вход третьего корректирующегоустройства соединен с выходом задатчика, а второй выход - с третьимвходом третьего сумматора.5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 619897, кл. О 05 В 11/01, 1976.2. Новоселов Б.В, Проектированиекваэиоптимальных следящих системкомбинированного регулирования, И.,фЭнергия", 1972, с. 118, рис. 3-13.3. Авторское свидетельство СССР9 328424, кл . 6 05 В 11/12, 1970 .4. Авторское свидетельство СССР15 по заявке Р 2602272/18-24,кл. 6 05 В 11/01, 1978 (прототип).