Следящая система

(51) 4 С 05 В 11/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССР 11 1012195, кл. С 05 В 11/00, 1983Авторское свидетельство СССР Ф 993202, кл, С 05 В 11/01, 1983, (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА,(57) Изобретение относится к системам автоматического управления, а именно к следящим системам приборного назначения, и может использоваться в следящих системах минимальной массы и габаритов, требующих высокой надежности. Изобретение целесообразно использовать в авиационных и транспортных приборах, в опорно-поворотных маломощных мехаЯО 1439529 А 1 низмах моделирующих стендов, роботах-манипуляторах, при автоматизации технологических процессов, Целью изобретения является повышениенадежности следящей системы при сохранении массогабаритных показателей, Работоспособность следящей системы при отказе двигателя обеспечивается тем, что в нее дополнительновведены сглаживающий Фильтр, компаратор, первый и второй коммутаторы,ключ и блок коррекции, Этим достигается способность следящей системы автономно обнаружить факт отказа двигателя и перестроить структуру системы так, чтобы ее работоспособность непрерывно сохранялась.Следящая система сохраняет способность отрабатывать входное воздействие при использовании тахогенератора в качестве двигателя, а отказавший двигатель системы из работыисключается, 2 ил.Изобретение относится к системамавтоматического управления, а именно к,следящим системам приборногоназначения, и может использоватьсяв следящих системах минимальноговеса и габаритов, требующих высокойнадежности. Прежде всего это слецящие системы классической структуры, содержащие основные элементывида: измеритель рассогласования,усилитель, двигатель, тахогенератор,редуктор, Изобретение целесообраз,но использовать в авиационных итранспортных приборах,в опорно-пово.ротных маломощных механизмах моде.пирующих стендов, роботах-манипуляторах, при автоматизации технологических процессов, Наибольшее значениевзобретение имеет для систем,в которых двигатель работает в напряженномдинамическом режиме и имеет наиболь-шее число отказов среди других элементов.Цель изобретения - повышение надежности при сохранении массогабаритных показателей спедя цей системы.На Фиг.1 представлена блок-схемасистемы; на Фиг.2 - вариант выполнения блока коррекции на базе интегрддифференцирующего звена,Следящая система содержит измеритель 1 рассогласования, сумматор 2,усилитель 3 с переменным коэффициентом усиления, усилитель 4 мощности,двигатель 5 тахогенератор 6, редуктор 7 сглаживающий фильтр 8, компаратор 9, первый и второй коммутаторы 10 и 1 1, ключ 12 и блок 13 коррек.ции оРассмотрим работу предлагаемойследящей системы в режиме с исправным двигателем. В начальный моментработы системы с исправным двигателем 5 на выходе измерителя 1 рассогласования появляется сигнал, пропорциональный всплеску рассогласова-ния. Длительность всплеска определяется быстротой отработки,рассогласования следящей системой, С выходаизмерителя 1 рассогласования всплескпоступает на сглаживающий Фильтр 8с большой постоянной времени. Кратковременный всплеск рассогласованияподавляется Фильтром 8, При исправном двигателе 5 сигнал на выходефильтра 8 близок к нулю и, следа".вательно,оказывается меньше порогасрабатывания компаратора 9. Компаратор 9 не срабатывает. Сигнал рас-. согласования с измерителя 1 рассогласования поступает также на первый вход сумматора 2, где происходит его суммирование с сигналом скоростной обратной связи, поступающим на второи вход сумматора 2. Выходной сигнал сумматора 2 поступает на усилитель 3 с переменным коэффициентом усиления.При исправном двигателе 5 сигнал, поступающий от компаратора 9 на второй управляющий вход усилителя 3, равен нулю, и в этом случае коэффициент усиления усилителя 3 ранен расчетному значению коэффициента усиления для системы с исправным двигателем 5, Усиленный сигнал с выхода 20 усилителя 3 поступает на второй входкоммутатора 10 и через его нормально замкнутые контакты на выход этого коммутатора 10. Так как при исправном двигателе 5 на первом входе 25 коммутатора 10 отсутствует управляющий сигнал от компаратора 9, то сигнал с третьего входа коммутатора 10 не проходит на его выход. Сигнал с первого коммутатора 10 посту пает на усилитель 4 мощности, послеусиления на котором он поступает на вход второго коммутатора 11. При отсутствии сигнапа от компаратора 9 на управляющем входе он проходит на первый выход этого коммутатора, соединенный с управляющей обмоткой двигателя 5. Двигатель 5 приводится во вращение и через редуктор 7 поворачивает вал объекта на величину угла,пропорционального рассогласованию, т.е, до тех пор, пока разность между величиной входного воздействия и углом поворота объекта не станет равной нулю. Сигналы на первом и втором входах измерителя 1 рассогласования одинаковы. Выходной вал двигателя 5 соединен с тахогенератором 6, который вырабатывает напряжение,пропорциональное скорости вращения двигателя 5, Сигнал скоростной обратной связи с выхода тахогенератора 6 - .с его сигнальной обмотки - поступа ет на второй вход кпюча 12 и при отсутствии управляющего сигнала от компаратора 9 на входе этого ключа проходит без изменений через ключ 12 на второй вход сумматора 2.Рассмотрим работу предлагаемойследящей системы в режиме с отказав 1439529шим двигателем. При отказе двигателя5 на выходе, измерителя 1 рассогласования присутствует длительный постоянный сигнал рассогласования значительной величины. Этот сигнал, беспрепятственно пройдя через .фильтр 8,поступает на компаратор 9, которыйсрабатывает и подает управляющие сигналы на второй вход усилителя 3 с переменным коэффициентом усиления и напервые управляющие входы коммутаторов10 и 11 и ключа 12. При этом дальнейшая работа следящей системы происходит следующим образом. Сигнал с изме, рителя 1 рассогласования поступаетна первый вход сумматора 2 и с негоподается без изменений на усилитель3. Сигнал поступает на первый входусилителя 3 с переменным коэффициентом усиления, ца второй вход которого поступает управляющий сигнал откомпаратора 9. При этом коэффициентусиления усилителя 3 скачкоооразноизменяется и принимает значение, со,ответствующее динамике системы с тахогенератором в качестве исполни-тельного, двигателя. Выходной сигналусилителя 3 поступает на блок 13 коррекции, представляющий собой интегродифференцирующую цепочку. Блок13 служит для коррекции амплитудночастотной характеристики следящей системы с отказавшим двигателем 5 иприведения ее к виду, соответствующему или близкому к характеристикеэтой системы при исправном двигателе 5,Выходной сигнал блока 13 коррекциипоступает на третий вход коммутатора 10, на первый вход которого подается управляющий сигнал компаратора9. При этом на выход коммутатора 10проходит только сигнал с блока 13коррекции, а выходной сигнал усилителя 3 с переменным коэффициентомусиления, подающийся непосредственно на второй вход коммутатора 10,на его выход не проходит, С выходапервого коммутатора 10 сигнал подается на усилитель 4 мощности, откудапоступает на второй вход коммутатора 11, на первый вход которого подануправляющий сигнал от компаратора 9.В результате сигнал усилителя 4 мощности теперь проходит на второй выходкоммутатора 11 и далее поступает насигнальную обмотку тахогенератора б.При этом с первого выхода коммутато О ция амплитудно- частотной характеристики в следящей системе с отказавшим двигателем 5 производится уже не по сигналу тахогенератора б, а с помощью блока 3 коррекции. Следящая система сохраняет работоспособность с отказавшим двигателем и поворачивает выходной вал за счет вращающего момента, создаваемого тахогеператором о.Таким образом, предложенная следящая система устойчива к отказам двигателя, Она способна автономно обнаррюзть факт отказа двигателя и перестроить свою структуру так, чтобы ее работоспособность непрерывно сохранялась, Следящая система сохраняет способность отрабатывать входное воздействие при использовании тахогене - ратора в качестве двигателя, а отказавший двигатель системы из работы исключается, Поскольку тахогенератор входит в состав системы первоначально как элемент, обеспечивающий ее коррекцию, то указанное его новое применение можно рассматривать как адаптацию системы к отказу за счет мобилизации внутренних ресурсов.Массогабаритные показатели предложенной системы при достижении ею повышенной надежности не увеличиваются, так как отпадает необходимость в дублировании двигателя аналогичным элементом. Важно, что габариты и вес системы остаются на минимально необхо 50 димом уровне,55 формула изобретения Следящая система, содержащая последовательно соединенные измеритель 20 25 30 35 40 45 рана обмотку управления отказавшего двигателя 5 сигнал не подается.Сигналом, поступающим с второго выхода коммутатора 11, тахогенератор б приводится во вращение и вращает соединенный с ним выходной вал двигателя 5, Вал двигателя 5 через редуктор 7 поворачивает вал объекта на величину угла, пропорциональногорассогласованию. При отказе двигателя 5 на первыйвход ключа 12 поступает управляющий сигнал компаратора 9, размыкающийключ 12 по его второму сигнальному входу, в результате сигнал с ключа12 на второй гход сумматора 2 непроходит, цепь размыкается. Коррек-рассогласования, сумматор и усилитель с переменным коэффициентом усиления, усилитель мощности и двигатель, вал которого механически соединен с валом тахогенератора и через редуктор с вторым входом измерителя рассогласования, первый вход которого является входом следящей системы, о т л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повьпцения надежности при сохранении массогабаритных показателей следящей системы, введены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, компаратор и первый коммутатор, второй коммутатор, ключ и блок . коррекции, причем вход сглаживающе" го фильтра подключен к выходу измерителя рассотласования, информационньп вход первого коммутатора подключен к выходу усилителя с переменным коэффициентом усиления, а выход - квходу усилителя мощности, управляющий вход второго коммутатора подключен к выходу компаратора, информационный вход - к выходу усилителямощности, первый выход - к управляющей обмотке двигателя, а второй выход - к сигнальному входу-выходу1 О тахогенератора, управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора,информационный вход - с сигнальнымвходом тахогенератора, а выход - свторым входом сумматора, вход блока15 коррекции подключен к выходу усилителя с переменным коэффициентом усиления, а выход - к третьему входупервого коммутатора, выход компаратора соединен с управляющим входом20 усилителя с переменным коэффициентомусиления,1439529 е,.Составитель Т.Нефе Техред Л,олийнык . рректор Н.Король Редактор В,Даик аказ 6072/45 В 1 д, 4/ 1130 ул. Проектная, 4 ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Произ Тираж 866ИИПИ Государственного о делам изобретений Москва, Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийая наб.,