Следящая система, квазиоптимальная по быстродействию

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 О 4(з 11 С 05 В 11/16 31".РСфуиц,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 585474, кл. С 05. В 1/14, 1975.2. Авторское свидетельство СССРВ 459761, кл. С 05 В 11/16, 1975.последовательно соединенные первый ивторой элементы сравнения, реле реверса и двигатель, который через редуктор соединен с первые входом первого элемента сравнения, второй вход ко-. торого подключен к выходу задатчика, последовательно соединенные установленный на валу двигателя тахогенератор и выпрямитель, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью упрощения, повнвения точности и помехоуС" тойчивости системы, она содержит последовательно соединенные коммутатор и апернодическое звено первого порядка, выход которого подключен к второ,му входу второго элемента сравнения, а являющийся инверсным второй входк второму выходу коммутатора, соеди" венного входом и управляющим входом соответственно с выходами выпрямите" ля и реле реверса." электромеханичянная вреиенис учетои редукгрузкн;" оператор Лапл реда адостигается тем, ржащую последовапервый и второй реле реверса и через редуктор ходом первого элееская постодвигателя 4тора 5 и наа е 1 11559Изобретение относится к систеиаи автоматического управления и может быть использовано в автоиатических приборах, автоматизированном электро- приводе, при измерении, контроле и регулировании различных параметров, в станках с программным управлением, работотехнических комплексах и т.д.Известна следящая система, оптимальная по быстродействию 13 . 10Недостатками этой системы являются наличие статической ошибки вследствие включения в прямой канал порогового элемента с зоной нечувствительности и сложность как всей систеЗ ма.в целом, так и блока задания программы, реализующего нелинейную Функцао переключения.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является слее дящая система, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, выпрямитель, релейный элемент, первый блок умножения и двигатель, который через редуктор соединен с эле ментом сравнения, соединенный с валом двигателя тахогенератор, выход которого через выпрямитель и нелинейный элемент подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходои элемента сравнения через реле, а выход " с вторьм входом первого блока умножения через реле реверса, второй вход которого подключен к выходу элемента сравнения 23Недостатком указанной системы является ее сложность, так как для реализации оптимального закона управления используются тахогенератор вы 9 прямитель, два блока умножения, реле, реле реверса, выполняющее также Функции элемента сравнения, и нелинейный элемент, Кроме того, система имеет низкую устойчивость к поиехаи в цепи скоростной обратной связи, поскольку4 сигнал тахогенератора поступает на реле реверса через безынерционные элементы.Цель изобретения - упрощение и повниение точности и помехоустойчивосЗО ти следящей системы.Поставленная цельчто в систему, содетельно соединенныеэлементы сравнениядвигатель, которыйсоединен с первым мента сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика, последовательно соединенные установленный на валу двигателя тахогенератори выпрямитель, дополнительно введены последовательно соединенные коммутатор и апериодическое звено первогопорядка, выход которого подключен квторому входу второго элемента сравнения, а являющийся инверсным второйвход - к второму выходу коммутатора,соединенным входом и управляющим входои соответственно с выходами выпрямителя и реле реверса.На Фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемой следящей системы; наФиг, 2 - принципиальная схема коммутатора и апернодического звена; наФиг. 3 - структурная схема системы;на Фнг,. 4 " временные диаграммы,поясняющие работу следящей системы.Блок-схема системы содержит элементы сравнения 1 и 2, реле реверса 3, двигатель 4, редуктор 5, тахогенератор 6, выпрямитель 7, коммутатор 8, апериоднческое звено первогопорядка 9, резисторы 10 - 12, конденсаторы 13-14, ключи 15 н 16, управляемые напряжением, инвертор 17, операционный усилитель 18.На чертежах обозначено: О, - задающее воздействие, 4 - сигнал рассогласования, О"- выходной сигнал1-го Функционального элемента,текущее время.Элемент сравнения 1 определяетразность между задающим воздействиеми значением выходной координаты. Элемент сравнения 2 определяет разностьмежду сигналом рассогласования и сигналои нелинейной обратной связи поскорости. Реле реверса 3 вырабатыва- .ет напряжение управления двигателем4 по выраженно 6, адан ОгДвигатель 4, в первом приближенииюиеет передаточную Функцию по скорости(3)ЯДЦ 1О=-у Р О 8 3 1155Коммутатор 8 и апериодическое эве= но первого порядка 9 построены на основе операционного усилителя 18, иивертирующий вход которого соединен с первым входом коммутатора 8 через З первый резистор 10, а со своим выходом и выходом апериодического звена 9 - через паралельно соединенные второй резистор 11 и первый конденсатор .13, неинвертирующий же вход 16 соединен с первым входом коммутатора 8 через последовательно соединенные третий резистор 12 и первый ключ 15, а с шиной корпуса - через второй конденсатор 14, причем общая точка тре тьего резистора 12 и первого ключа 15 соединена с шиной корпуса через второй ключ 16; второй вход коммутатора 8 соединен с управляющими входамк первого ключа 15 непосредственно, 20 а второго ключа 16 - через инвертор 17.Величина емкости конденсаторов 13 и 14 выбирается одикаковой С 1 С 2, величина сопротивлений резисторов 10 25 и 11 - также равной К 1=К 2, а резистора .12 К 3=0,5 К 1. Ключ 5 (16) замкнут, если на его управляющий вход подан сигнал, равный 1, и разомкнут, если - минус 1 . Инвертор 17 реализует функ-Зо циюФ Если ключ К 1 замкнут (0=1), а ключ К 2 разомкнут, то передаточная функция коииутатора 8 и апериодического звена 9 имеет видЯ т Оу (Ь 1 (1)ф" (ц= л.т4где Т"С 1 К выбирается равной 0,5 Тм.Если же ключ К разомкнут (О =-1),ключ К 2 разомкнут, то передаточная"функция примет вид Формулы (1) и (2) иожно записать Я одкаю выражением (с учетом значений Йз) М: ф., т Таким образом устройство, принципиалькая схеиа которого приведена на 996 ффиг, 2, выполняет функции коммутатора 8 и апериодического звена первого порядка 9.Следящая система в целом имеет структурную схему, приведенную на фкг. 3.Сигнал управления О в предлагаемой следящей системе определяется вы- ражением аО щО: 51 р(О М -- Ы%пю где О и СО - значения регулируемойкоординаты и ее скорости.Система работает следующим образом.Пусть в исходном состоянии система находится в режиме высокочастотных колебаний вблизи положения рав-, новесия (амплитуда и частота этих колебаний определяется малыми постоянными времени звеньев следящей системы). На вход системы .поступает сту" пенчатое задающее воздействие 01 1 Я в момент времени., На вход двигателя 4 с выхода реле реверса 3 подается управляющий сигнал О = и начинается разгон двигателя по закону Ыз 1-е . Выходной сигнал тахогенератора 6, пропорциональный ю, через выпрямитель 7 и коииутатор 8 поступает на вход апериодического звена 9, на выходе которого формируется сигнал О: - Ю: - (1-геЯ г2При этом сигнал О = О -9 -рот-ка входе реле реверса 3, уменьшаясь, остается положительным. В момент вре.мени 1., сигнал становится равным нулю н снстеиа переходит в скользящий режим, при котором скорость двигателя 4 уменьшается. Среднее значение Ма=О, и движение происходит по эако,ну Я=О - - , близкому к оптимальному. В момент временисистема приходит в согласованное состояние, и вновь начинается режим высокочастотных автоколебаний вблизи положения равновесия.Таким образом, предлагаемая следящая система, .кваэиоптнмальная по быстродействию, строится.на основе апериодического звена первого порядка, включаемого в цепь обратной свяэк по скорости двигателя, чем и достига 1155996ется упрощение системы. Кроме того,включение апериодического звена вцепь обратной связи (вместо безынерционного нелинейного элемента) значительно повышает пОмехоустойчивость 3системы за счет Фильтрации помех выходного сигнала тахогенератора, Повышение точности достигается исключением зоны нечувствительности следящей системы, темсамым устраняется статическаяошибка1155996 Составитель В. Еузяндактор Е. Волоюце Техред Л,Иикещ 3 Ърректор Г. Ре ипатек,Проейтяак,акак 3142/42 Тярак 663 ВЯИИПИ Государствеякого до дедки икобретекнй 113035, Москва, 3-35, РИодяясякомятета СССРи открытийувскак яаб 4/5