Следящая система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик пц 962841(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190880 (21) 2973255/18-24 1513 М. Кл.з С 05 В 11/01 с присоединением заявки М 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано, например в устройствах управления антеннами радиолокационных станций. Известна следящая система, содержащая замкнутый контур регулирования, состоящий из элемента сравнения, предварительного усилителя, нелиней" ного элемента, двигателя с редуктором, объекта управления, разомкнутый канал регулирования, состоящий из последовательно соединенных датчика угловой скорости задающего вала и корректирующего -звена, формирующего производные от задающего воздействия, выход которого подключен к дополнительному входу предварительного усилителя, и нелинейную цепь коррекции, включающую последовательно соединенные модель инерционного звена, релейный элемент и форсирующее звено, вход которого подключен к выхо" ду предварительного усилителя, а выход - к входу нелинейного элемента 1 .Недостатком указанной системыявляется наличие переходной составляющей ошибки при компенсации нели-,нейности типа эоны нечувствитель"ности Наиболее близкой по технической 5 сущности к предлагаемой являетсяследящая система, содержащая замкнутый контур регулирования, состоящийиз элемента сравнения, предварительного усилителя, двигателя с редуктором, объекта управления, разомкнутый канал регулирования, состоящийиз последовательно соединенных датчика угловой скорости задающего валак корректирующего звена, выход которого подключен к дополнительномувходу предварительного усилителязамкнутого контура регулирования, инелинейную цепь коррекции, включающую последовательно соединенные мо О дель инерционного звена, релейныйэлемент и устройство управления,вход и выход которого соединены ссоответствующими дополнительнымивходами нелинейного элемента замкнутога контура регулирования, а входнелинейной цепи коррекции подключенк выходу предварительного усилите"ля 2 .В известной системе нелинейнаяцепь коррекции выполнена так, чтовместо форсирующего звена исполь 962841зуется устройство управления (УУ),ъормирующее сигналы управленияспециальной формы, амплитуда которых максимально возможна и зависитот предельно допустимых эксплуатационных характеристик нелинейного 5звена. Устройство управления сбеспечивает оптимальный по быстродействиюпереходный процесс в инерционномзвене, отражающем инерционные свойства нелинейного элемента, Сигналы 10Бр с выхода реле и у с выхода Уусуммируются на входе нелинейногоэлемента. Поскольку БР - одного знака, а сигнал у меняет знаки вмоменты переключенияи 2, то. 15суммарный сигнал на входе нелинейного элемента будет иметь на интервалах постоянства различную амплитуду . Это приводит к отклонению отоптимального переходного процессав инерционном звене, а следовательно, и уменьшению эффективности устранения статической составляющейпогрешности, обусловленной нелинейньм элементом типа зоны нечувствительности,5Цель изобретения - повышение точности системы,Указанная цель достигается тем,что в следящую систему, содержашуюпоследовательно соединенные блоксравнения, усилитель., нелинейныйэлемент, двигатель, механически связанный через редуктор с объектомуправления и с первым входом блокасравнения, второй вход которого механически соединен с датчиком угла,выход которого через корректирующеезвено соединен с вторым входом усилителя, модель нелинейного элемента,вход которой соединен с выходом 40усилителя, а выход - через релес устройством управления, а такжефорсирующее звено, выход которогоподключен к второму входу нелинейного элемента, введено логическое 45устройство, первый вход которогосоединен с выходом реле, второйвход - с выходом устройства управления и с входом форсирующего звена, а выход - с третьим входом нелинейного элемента,На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемой следящейсистемы; на фиг,2 - структурноепреДставление инерционного нелинейного элемента; на фиг,3 - графикиизменения сигналов с выхода реле иуправляющего устройства (О- максимально возможная амплитуда сигналас управляющего устройства),На Фигурах обозначены блок 1 сравнения, построенный, например, навращающихся трансформаторах 2 и 3,предварительный усилитель 4, нелинейный элемент 5 (инерционный уси-.литель мощности), двигатель б, ре- . 65 дуктор 7, объект 8 управления, датчик 9 угловой скорости задающеговала, корректирующее звено 10, Формирующее производные от задающеговоздействия, модель 11 инерционногозвена, отражающего инерционные свойства нелинейности, реле 12, форсирующее звено 13, нелинейная цепь14 коррекции, устройство 15 управления (УУ), логическое устройство 16(ЛУ); Бр - выходной сигнал реле,у - сигнал с выхода управляющегоустройства,Замкнутый контур работает попринципу управления по отклонению,а разомкнутый канал управления обеспечивает повышение порядка астатизма относительно задающего воздействия., Система работает следующим образом,При изменении задающего воздействия (повороте входного вала) на выходе элемента 3 сравнения появляетсясигнал ошибки 8, который усиливается предварительным усилителем4 и поступает на нелинейный элемент5 с зоной нечувствительности (усилитель мощности) . Нелинейный элемент 5 можно представить в виде последовательного соединения инерционного звена с передаточной функциейИ(Я) и идеальной нелинейности типазоны, Усилительный сигнал с выходаусилителя мощности подается на двигатель б, который через редуктор 7поворачивает объект 8 управленияи вместе с ним вращающийся трансформатор 2, уменьшая сигнал ошибки8, Разомкнутый канал управления,состоящий из датчика 9 и корректирующего звена 10, обеспечивает какв известных комбинированных системахповышение порядка астатизма и темсамым повышение точности воспроизведения задающего воздействия с(Устранение влияния нелинейности(устранение статической ошибки,вызываемой зоной нечувствительности)в замкнутый контур обеспечиваетсянелинейной цепью 14 коррекции, состоящей из модели инерционного звена11, отражающего инерционные свойства нелийейности реле 12 и устройства 15 управления, Передаточная,.Функция модели инерционного звена 11равна 1"ц (Т Я+1) (Т Я+1)2где И(Я) " передаточная функцияинерционного звена,отражающего инерционныесвойства нелинейности;Т,Т,1 - постоянные времени;Я - оператор Лапласа.На выходе модели инерционногозвена 11 имеет место сигнал х,соответствующий сигналу на входеидеальной нелинейности. На выходереле 12 появляется сигнал 1)р, численно равный половине ширины зонынечувствительности,Ьпри х0Ор = Ьн " % х(с) 1-Ьпри х(С) Огде Ьн - половина ширины эоны нечувствительности,В зависимости от знака Бр формируется соответствующий сигнал у(фиг,З) максимально возможной приучете ограничений амплитуды П . Какследует из фиг.З, на участке времени О- и- . знаки Бр (приБр ъ О) и у совпадают, а научастке - е 2 не совпадают. Таккак сигналы у и Ор суммируютсяна входе нелинейного элемента 5,то суммарный сигнал равен)Ор+Э(1) для -О 11 и-3Ор-И,) для =1-СДля получения оптимального переходного процесса в инерционномзвене Ю(Я) нелинейного элемента 5,отражающем инерционные свойстванелинейности, необходимо, чтобысуммарный сигнал на различных интервалах О- -,1 -с был постоянным по амплитуде. Для этого внелинейную цепь коррекции введенофорсирующее звено 13 и логическое.,устройство 16. Передаточная функциялогического устройства 16 равна1 при у = О)")лз (Я)О при у Ф ОТаким образом, во время сигналау выходной сигнал реле 12 непоступает на вход нелинейного элемента 5, а сигнал у максимальновозможной амплитуды Ущ поступает навход нелинейного элемента 5, обеспечивая оптимальный по быстродействиюпереходный процесс в инерционномзвене И(Я) нелинейного элемента 5,отражающем инерционные свойства нелинейности . При этом обеспечиваетсянаиболее быстрая компенсация инерционной зоны нечувствительности иустранение статической ошибки, вызываемой этой зоной нечувствительности,Форсирующее звено 13 с переда"точной функциейТЯ + 1фз Т Я+1згде Т ЭТ 1, улучшает динамические свойства объекта оптимизации, в качестве которого выступает инерционная часть нелинейного элемента спередаточной функцией Ю(Я) .При последовательном соединениифорсирующего звена 13 и инерционногозвена Х(Я) нелинейного элемента 5 5 получают эквивалентную передаточную функцию объекта оптимизацииТ 5113(Тз 5+1 )т 15+4)т.е. получают объект оптимизации с 15 меньшими постоянн .и времени аследовательно, . и с меньшей.длительностью переходного процесса,Результаты моделирования следящей системы показывают, что точность 20 в переходномрежиме повышается в1,3 раза для системы с инерционным нелинейным элементом 2-го порядка.25Формула изобретенияСледящая система, содержащаяпоследовательно соединенные блоксравнения, усилитеЛь, нелинейный 30 элемент, двигатель, механически связанный через редуктор с объектомуправления и с первым входом блокасравнения, второй вход которогомеханически соединен с датчиком уг ла, выход которого через корректирующее звено соединен с вторым входом усилителя, модель нелинейногоэлемента, вход которой соединен свыходом усилителя, а выход черезреле - с устройством управления, атакже форсирующее звено, выход которого подключен к второму входу нелинейного элемента, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьзаения точности системы, в нее введено 45 логическое устройство, первый входкоторого соединен с выходом реле,второй вход - с выходом устройствауправления и с входом форсирующегозвена, а выход - с третьим входом 50 нелинейного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зайцев Г.Ф., Стеклов В.Н.55 Комбинированные следящие системы,Киев. фТехника, 1978, с. 1182. Там же, с. 123 (прототип),аз 75 Патент Ужгород, ул. Проектна илиал 64 Тираж 914ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 113035, Москва, Ж,ого комитета ий и открыти аущская наб писноеССРд. 4/5