Следящая система

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 962847(22) Заявлено 31. 03. 81 (21) 3267869/18-24 5 М Кп 3 С 05 В 11/16 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 30,09.82 Бюллетень Мо 36 Дата опубликования описания 30.09 .82(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА 10 15 20 25 30 Изобретение относится к автомати- ческому управлению и может быть использовано в приводах промышленного оборудования, в частности в приводах роботов-манипуляторов.Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, исполнительный орган и блок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные.интегратор и переключатель подключен к второму входу второго сумматора, а через двухполярный детектор к управляющему входу переключателя, второй сигнальный вход которого соединен с источником напряжения смещения 1.Недостатком данной системы является низкая точность.Известна также следящая система, содержащая последовательно соединенные эадатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, усилитель мощности, исполнительный механизм и блок обратной.связи, выходкоторого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные нелинейное корректирующее устройст во типа блока переменных коэффициентов и интегратор подключен к входу второго сумматора, причем управляющий вход нелинейного корректирую щего, устройства соединен с выходом блока изменения структуры, на входы которого подаются все измеряемые сигналы системы 2 .Недостатком указанной системы является низкая точность. Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, усилитель, второйсумматор, усилитель мощности релейного типа, исполнительный механизми блок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первогосумматора, выход усилителя черезпоследовательно соединенные нелинейное корректирующее устройство, интегратор и переключатель подключенк второму входу второго сумматора,управляющий вход переключателя соединен с выходом усилителя мощностиСз , Эб 2847Звено б типа "ограничениеп может быть реализовано как в виде аналогового усилителя с ограничением,так и в виде трехпозиционного релейного элемента, На фиг. 2 представлен первый вариант выполнениязвена б. В этом случае звено б представляет собой неинвертирующий усилитель, состоящий из операционного.усилителя 12 и делителя выходного напряжения, образованного резисторами 1)3 и 19. С выхода делителя напряжения сигнал подается на инвертирующий вход операционного усилите.ля 12. Параллельно резистору 19подключены два встречно включенныхстабилитрона 14 и 15. Уровень ограничения определяется напряжением стабилизации стабилитронов 14 и, 15, акоэффициент- - З.,"119На фиг, 3 представлен второй ва-риант выполнения звена б. В этом слуНедостатком известной системы является низкая точность.Цель изобретения - повышение точности системы.Поставленная цель достигаетсятем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенныезадатчик, первый сумматор, усилитель, второй сумматор, усилительМощности, исполнительный механизмблок обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход усилителя через последовательнс соединенныенелинейное корректирующее устройство и интегратор подключен к второму входу второго сумматора нелинейное корректирующее устройство содержит последовательно соединенныезвено типа "ограничение" и третийсумматор, выход которого соединенс выходом нелинейного корректирующего устройства, вход которого соединен с входом звена типа "ограничение" и с вторым входом третьего сумматора,На фиг, 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 и 3 - принципиальные электрические схемы первого и второго вариантов выполненияэлемента типа."ограничение".Приняты следующие обозначения:первый сумматор 1, усилитель 2, второй сумматор 3, усилитель,4 мощности, исполнительный механизм 5, звено б типа "ограничение", третийсумматор 7, интегратор 8, блок 9обратной связи, задатчик 10, нелинейное корректирующее устройство 11,операционные усилители 12 и 13, стабилитроны 14 и 15, диоды 1 б и 17,резисторы 18 - 22, вход и выходэлемента типа "ограничение", соответственно 23 и 24. чае звено б выполнено как трехпозиционное реле, например, в виде антилогарифмирующего усилителя с большим коэффициентом усиления, состоящего из операционного усилителя 13,5 резистора 20 и диодов 1 б и 17. Навыходе усилителя 13 установлен делитель напряжения, состоящий иэ резисторов 21 и 22, для ограниченияуровня выходного напряжения.1 О В зависимости от конкретных условий работы следящая система можетбыть реализована в электрическом,электромеханическом, электрогидравлическом,пневмогидравлическоМ видебеэ изменения функциональной схемысистеьи фиг. 1). В случае выполнения данной системы, например, наэлементах электрогидроавтоматики вкачестве исполнительного механизма5 может быть применен гидродвигатель, в качестве усилителя 4 мощности - электрогицравлический усилитель мощности, в качестве усилителя 2 - электронный усилитель и т.д.Следящая система работает следующим образом,Звено б выполнено в виде аналогового усилителя с насыщением.При скачкообразном изменении задающего сигнала на выходе эадатчикаЗО 10 на выходе первого сумматора 1формируется сигнал рассогласованияпропорциональный разности между текущим и заданным значениями регулируемой координаты. Сигнал рассогла 35 сования усиливается в усилителе 2электронного вида и через сумматор3 подается на управляющую обмоткуэлектрогидравлического усилителя 4мощности, который направляет поток4 О рабочей жИдкости масла ) в гидравлический исполнительный механизм 51 т.е, в гидродвигатель ).Исполнительный механизм 5 начинает изменять регулируемую координату45 таким образом, чтобы уменьшить величину сигнала рассогласования.Коэффициент усиления звена Б на линейном участке статической характе-ристики больше единицы (т.е. примерно равен 1,45 ), а уровень ограничения выбирается меньшим уровня ограничения усилителя 2 (т.е. примерно равен трем четвертям от уровняограничения усилителя 2). Поэтомупри изменении регулируемой коорди 55 наты с постоянной скоростью и больших сигналах рассогласования, когда усилитель 2 находится в режимеограничения, звено б также нахо 60дится в режиме ограничения. В этомО случае на выходе сумматора 7 формируется сигнал, противоположныйпо знаку выходному сигналу усилителя 2.Выходной сигнал сумматора 7 пос 65 тупает на вход интегратора 8. На вы5 10 15 20 25 кэ У 4 35 К 4 Формула изобретения 63 ходе интегратора 8 формируется нараста 1 ощий сигнал, который в сумматоре 3 вычитается из выходного сигнала усилителя 2 до тех пор, пока интегратор 8 не войдет в режим насыщения. После выхода усилителя 2 из режима ограничения ( т,е. в начале режима торможения следящей системы) с некоторым запаздыванием по времени выходит иэ режима ограничения и звено б. Выходной сигнал сумматора 7 меняет знак, так как выходной сигнал звена б сравнивается с выходным сигналом усилителя 2 по абсолютному значению. Выходной сигнал интегратора 8 начинает уменьшаться, причем его постоянная времени выбирается таким образом, чтобы выходной сигнал интегратора 8 не менял знак до .полной остановки исполнительного механизма 8, т.ечтобы в режиме торможения следящей системы не проявлялось явление перебега исполнительного .механизма 5 через заданное положение регулируемой координатыВ том случае, когда звено б работает на линейном участке своей статической характеристики, на выходе сумматора 7 формируется сигнал, пропорциональный сигналу рассогласования по величине и по знаку. При этом звено б, сумматор 7 и интегратор 8 Функционально образуют изодромное корректирующее устройство, уменьшающее ошибки позиционирования (т.е. статическую ошибку следящей системы ).При выполнении звена б в виде аналогового усилителя с ограничением устраняется влияние смещения нуля статической характеристики усилителя 4 мощности на характеристику системы, В том случае, если это смещение происходит с постоянной скорос тью то в систему необходимо ввести два иэодромных корректирующих устройства 1 состоящих иэ звена б, сумматора 7 и интегратора 8, если с постоянным ускорением - то три и т.д,Компенсация влияния смещения нуля усилителя 4 мощности, изменяющегося по произвольному закону, на характеристику системы обеспечивается в случае выполнения звена 6 в виде трехпозиционного реле. В этом случае система работает следующим образом. Процесс торможения в системе происходит аналогично процессу торможения, описанному выше. При достижении точки позиционирования т.е, при дости жении текущим значением регулируемойкоординаты заданного значения) звено б входит в зону нечувствительности, величина которой определяется величиной порогов срабатывания диодов 16 и 17. Выходной сигнал звена б становится равным нулю, и с этого момента времени выходной сигнал интегратора 8 меняется только в зависимости от сигнала, поступающего навторой вход сумматора 7 (т .е. от сигнала рассогласования с обратным знаком ). Следящая система находится вустановившемся режиме работы,При изменении положения нуля статической характеристики усилителя 4мощности звено 6 выходит из зонынечувствительности и интегратор 8меняет свой выходной сигнал в направлении компенсации возникающеговозмущения. В этом случае постояннаявремени интегратора 8 выбираетсятаким образом, чтобы скорость изменения его выходного сигнала была примерно в полтора раза выше скоростиизменения возмущения на выходе усилителя 4 мощности, Возникающая приэтом ошибка системы определяется шириной эоны нечувствительности звенаб типа "ограничение"Если считать,что точка приложения возмущения находится между. усилителем 4 мощности,и исполнительным механизмом 5, тдусловием компенсации такого возмущения будет неравенство КВ.ЦЧ К 4коэффициент передачи интег"ратора 8;величина ограничения звена 6;скорость смещения нуля статической характеристики усилителя 4 мощности;коэффициент передачи усилителя мощности,Указанные отличительные особеннос 10 ти позволяют повысить точность предлагаемой системы по сравнению с известной и устранить перерегулирование. Следящая система,содержащая последовательно соединенные задатчик,первый сумматор, усилитель, второй 50 сумматор, усилитель мощности, исполнительный механизм и блок обратнойсвязи, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, а выход усилителя через последовательно 55 соединенные нелинейное корректирующее устройство и интегратор подключен к второму входу второго сумматора, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью пОвышения точности системы, в ней нелинейное корректирую щее устройство содержит последовательно соединенные звено типа "ограничеинеем и третий сумматор, выход которогосоединен с выходом нелинейного корРектирующего устройства; вход которого соединен с входом звена типа "ог962847 1 б Составитель Р, Техред М,Кошту Редакт Пе 07/64ВНИИП ака 130 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 раничение" и с вторым входомтретьего,сумматора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 4029946,кл, 235-150.2, опублик. 1977.Тираж 914 Государственно делам изобретен Москва, Ж, Р 2. Емельянов С.В, Системы автоматического управления с переменной структурой. М., "Наука", 1967, с, 39- 41.3. Авторское свидетельство СССР Р 809058, кл, О 05 В 11/16, 1979 (прототип). едова, Корректор О. Била Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д.4/5