Следящая система

СОЮЗ СОБЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 254 9) 1)4 С 05 Я РЕТЕН СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ Д ВТОРСНОМУ СВИ(56) Зайцев Г.Ф Стеклов В.К. Квази- оптимальные следящие системы. - Киев: Вища школа, 1981, с. 111, рис. 4.4 а.Там же, с, 126, рис. 5.1 б.Бесекерский В.А., Пальтов И.П. и др. Сборник задач по теории", с. 27, рис. 15 а, с. 30, рис, 16 б. (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА(57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при проектировании следящих систем, требующих оптимальныхпо быстродействию переход,ных процессов при наличии возмущающих воздействий. Целью изобретения является повышение точности. Для этого в систему включены модель усилителя сигнала рассогласования и корректирующее звеноВведение корректирующего звена, коэффициент передачи которого равен сумме единичного коэффициента передачи модели разомкнутой системы, вход которого соединен с выходом устройства управления, а выход - с вторым входом третьего алгебраическогосумматора, позволяет преобразоватьсигнал управления, поступающий с устройства управления, так, что действиенулей передаточной функции корректирующего звена компенсирует действиеполюсов передаточной функции замкнутой системы, тем самым обеспечиваядействие сигнала управления на собственно объект управления. Причемвведенная модель усилителя сигнала рассогласования, вход которои. соединен с входом системы, а выход - спервым входом нелинейного звена, позволяет сформировать на выходе нелинейного элемента сигнал, равный составляющей ошибки от величины задающего воздействия, но противоположный по знаку, а значит компенсировать навыходе первого сумматора действие ве- Сличины задающего воздействия на величину сигнала управления. Благодаря фэтому размыкание контура следящей системы происходит на сигнал управления, влияние задающего воздействияна сигнал управления устраняется, авозмущающее воздействие.при этом действует на замкнутый контур, благодарячему повышается точность. 4 ил. "РИзобретение относится к области автоматического регулирования г может быть использовано в автоматических следящих системах повышенной точнос) ти, требующих оптимальных по быстродействию переходных процессов, например, в радиолокационных системах слежения за целью, в системах автоматического управления двИжением судна в режиме маневрирования, в системах слежения за положением в робототехнических системах, а также может найти применение при построении быстродействующих систем широкого профиля.Цель изобретения - повышение точности. На Фиг.1 представлена блок-схемаследящей системы; на Фиг.2 - блоксхема блока управления; на Фиг.3 и 4 -блок-схемы блока нелинейности и корректирующего звена.Следящая система содержит первый 2 Бблок 1 сравнения, усилитель 2 сигналарассогласования, первый сумматор 3,усилитель 4 мощности, второй сумматор 5 исполнительный механизм 6,блок 7 измерения возмущения, модель 8усилителя сигнала рассогласования,нелинейный блок 9, второй блок 10сравнения, блок 11 управления, корректирующее звено 12.Блок 11 управления включает преобЗБразователи 13-16 амплитуды в длительность импульса и сумматор 17. Блокнелинейности фиг.3) включает транзисторы 18 и 19, работающие в режимеключа, операционный усилитель 20, работающий в режиме повторителя, триггер 21,Корректирующее звено (фи .4) .включает параллельно-последовательное соединение единичнои связи и звеньев22-24, являющихся моделями звеньев2, 4 и 6,Иодель усилителя сигналя рассогласования представляет собой динамическое звено, воспроизводящее Физический50процесс, аналогичный с точки зрениядинамики системы процессу, происходящему в усилителе 2 сигнала рассогласования, и описываемый передаточнойФункцией усилителя сигнала рассогласования.Блок 3 компенсации возмущенияпредставляет собой пропорциональноезвено с передато шой Функцией К КмЫКд фгде К - коэффициент наклона механической характеристики дзигателя;К - коэффициент передачи исполдвнительного двигателя.ЯКмгде Я- скорость холостого хода двигателя;М - пусковой момент двигателя.Следящая система работает следующим образом.Задающее воздействие поступает на первый вход системы - первый вход бло" ка 1 сравнения, где сравнивается с выходом системы - выходом исполнительного механизма б. Реэультат - ошибка следящей системы - поступает через усилитель 2 сигнала рассогласования, сумматор 3, усилителыА мощности, сумматор 5 на управление исполнительным механизмом 6, По второму входу на систему действует возмущающее воздействие, которое через блок 7 измерения возмущения, отражающий оператор связи по возмущающему воздейстгцпо, поступает на второй вход сум". матора 5. В момент приложения ступенчатого вхоцного воздействия по первому входу системы на выходе блока 11 управления Формируется сигнал управления, представляющий собой последовательность импульсов, количество которых определяется порядком системы и наложенными ограничителями, а длительность определяется настройкой преобразователей и является пропорциональной величине входного сигнала.Блок управления работает следующим образом,При поступлении положительного скачкообразного входного сигнала на преобразователе 13 появляется импульс положительной полярности амплитудойдлительностью, определяемой параметрами настройки я пропорциональной величине входного игнала, по окончании этого импульса начинается преобразование положительного входного сигнала в импульс отрицательной полярности, амплитудой ц и длительностью, определяемой параметрами настройки и пропорциональной величине входного сигнала. При поступлении отрицательного скачкообразного сигнала3 13254 аналогично работают преобразователи 15 и 16, причем на выходе преобразователя 15 формируется импульс отрицательной полярности, амплитудойа на выходе преобразователя 165 импульс положительной полярности. Сигнал управления поступает на вход блока 9 и является разрешающим для прохождения сигнала с выхода модели 8 усилителя сигнала рассогласования, вследствие чего на первый вход сумматора 10 поступает входной сигнал, преобразованный в соответствии с пе,редаточной функцией модели усилителя сигнала рассогласования.Нелинейный блок 9 является ключом, работающим при наличии сигнала управления от блока 11 управления, Кроме того, сигнал управления поступает на20 корректирующее звено 12, передаточная функция которого равна передаточной функции параллельно соединенных звеньев с единичным коэффициентом передачи и с коэффициентом передачи, эквивалентным коэффициенту передачи разомкнутого контура управления, оп 02 ределяется выражением 14 146 %7 16 Ъ 1 2 И 4 Ч 6 5,л Ч . +1, ---- -+сг -----1+ЫР%ыь 1 + ЦЧ 4 Ц, 1+ У 2 Ч 4 У 6 или+о + ЧЦ 11 416 1 1114 16 1+ М 22 И 1 ЬМ 14) 144146 " 6 д 11 + 1217416"Р 4"6следящих системах робототехнических комплексов, в которых требуется оптимальность по быстродействию, например, в приводах роботов с позиционным управлением, когда необходимо выполнить сложные манипуляционные операции с большим числом точек, позициониро" вание за определенное время, например, при обслуживании одним роботом группы оборудования, в этом случае нагрузочный момент является переменным во времени, что эквивалентно изменяющемуся возмущающему воздействию, или в радиолокационных системах слежения, например, с безредукторным приводом, работающим в условиях внешних возмущений например, ветровых нагрузок, когда требуется точность при отслеживании угла цели. при 1 у 12 ф 122 72 ф 123 4 э 24 ь=цЧМ +Ь +И У 4 Ч 62 4Таким образом, выходной сигнал в переходном режиме формируется действием сигнала управления о на собственно объект управления, т.е. на разомкнутый исполнительный механизм, 45 а возмущающее воздействие 1. при этом действует на замкнутый контур, благодаря чему уменьшается влияние воздействия Ь на выходную величину р, следовательно, обеспечивается опти мальный переходной процесс для собственно объекта управления и повышается точность системы, оптимальной по быстродействию, за счет уменьшения ндибо исключения влияния возмущающего 55 воздействия на выходной сигнал. где И - передаточная функция компен сации блока по возмущению,Предлагаемое техническое решение может быть использовано, например, вределяемому как последовательное соединение звеньев 22-24, являющихся моделями звеньев 2, 4 и 6, полагая приэтом, что сумматоры 1, 3 и 5 имеютединичный коэффициент усиления. Следовательно, сигнал управления, поступающий на второй вход сумматора 3,определяется выражением1 8 9 Чп Чр 77 24 23 9где Ы - входной сигнал,Ъ - передаточная функция звена 8,с 09 0, 1=0,- выходной сигнал устройствауправления,Х - выходной сигнал элемента 8.Ъ 122 М 2 э 11 23 14 з 24 1 эИг, Ч 4,М -передаточные функции элементов 2, 4 и 6 соответственно. Тогда выходной сигнал системы опФормула изобретенияСледящая система, содержащая первый блок сравнения, первый вход которого является входом системы, выходподключен к входу усилителя сигналарассогласования, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через усилительмощности соединен с первым входомвторого сумматора, второй вход которого через блок измерения возмущениясоединен с вторым входом системы, выход второго сумматора соединен с исполнительным механизмом, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения и выходом,.системы,а также блок управления, вход которого соединен с входом системы, вы 1325402 6ход - с первым входом нелинейногоблока, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения,выходом связанного с вторым входомпервого сумматора, о т л и ч а ю щ а.я с я тем, что, с целью повьппенияточности, в нее введенй корректирующее звено и модель усилителя сигналарассогласования причем второй входнелинейного блока через модель усилителя сигнала рассогласования соединен с первым входом следящей системы, второй в; од второго блока сравнения через корректирующее звено соединен с выходом блока управления.1325402 Вл фиг.Ф Соста Техре ель С.Никишов