Следящая система

В ЛЬС повьпе- уменьше- работке ль изобретения регулирования объектов . ние качес регулированрассогласов ия при оаний, Ввв едеорос тиилит ель,ние ледящы бл льших му дополнительно еления модуля ск сест опре и ма объек выход штабирующии вхо торо сумм изот ущн ь веден нала,ости шить пеобъ ть исИ етение типа, на траекто системы. Изоб втоматсис м итс еского регули мо ах, где на стабипиз аоль.о ваноежимом слежения быть исряду сции именовки н т первьп звено 2, силитель 4 ема содержиектирующее ммнои устаинату или рея или стабится режим прог первьпкт 6 уира заданную коорд в зону слежен ения, дат о сти тч ик ации.Целью и коммутации вых ключей ос ие качест ме ныл ен ия 10 ок 12 ий су ения, б ки, тре 14, вто ле ментблокере егулировани маед ессе при отработ й - больших расс ой у щей систем ас ной э ии запаными зв компенсац инерцион нии путем у дывания, нн ньями при фвыделенияипитель 8 ос им одуля скорост тии у мальн матора 1 черезалоговый ключпоследовательноена 2, к.е Вьпод смкнутый ри ок-схем ы; натраекторрек нен к в жет бы торо ующе го ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(46) 15.12.89Бюл. 9 46 (71) Ленинградский механический институт им. маршала Советского Союза Устинова ДВ.(56) Авторское свидетельство СССР Л 1267355, кл. С 05 В 11/01, 1 985, (54) СЛЕДЯ 11 АЯ СИСТЕ 1 А(57) Изобретение касается автоматического управления и может бь пользовано в широком классе систем слежения и стабилизации инерционных бретения является повыш регулирования за счетормировании момента сил торможения,Иа фиг, 1 и 2 приведена предлагаемой следящей сист фиг, 3 - закон управления о присоединен к одном тора блока управления етения заключается в тор блока управления рционального модулю с та, что позволяет уме ререгулирование, обусловленное инерционностью звеньев системы при формировании момента силн торможения. рии движения системы-прото фиг. 4 - закон управления и рия движения предлагаемой Следящая систсумматор 1, коррвторой сумматордвигатель 5, объчик 7 положенияключ 9, блок 10щий из п аналог1 О, блок 11 упделения модулятор 13, квадратель 15, релейньнечувствительноснапример, интегродифференцирующим и состоит из конденсаторов 19 и 20 и резисторов 21 и 22. Параллельно реактивным элементам корректирующего звена 2 - конденсаторам 19 и 20 " вклю 5 чены нормально раэомкнутые аналоговые ключи 10 и 10. Выход корректирующего звена подключен к входу сумматора 3.10Сумматор 3 и последовательно соединенные усилитель 4, двигатель 5, объект 6 управления и датчик 8 скорости образуют тахометрический привод слежения эа скоростью, которая задается величиной динамически скорректированной ошибки 9. Ошибка 0 образуется на выходе сумматора 1,как сигнал разности между заданным значением Ыи положением объекта, опреде ляемым датчиком 7 положенияВыход сумматора 1 подключен к входу блока 12 выделения модуля ошибки, состоящемую из операционньм усилителей 23 и 24, резисторов 25-27 и диода 28.Выход датчика 8 скорости подключен к входу квадратора 14, выполненного на аналоговом множительном устройстве, и входу блока 17 выделения моду" ля скорости состоящему из операционных усилителей 29 и 30, резисторов 31-33 и диода 34.Устройство 5 (второй усилитель) установки коэффициента передачи К выполнено на потенциометре, подклю" ченном к выходу квадратора 14, а устройство 18 третий усилитель) уста новки коэффициента Н - на потенциойметре, подключенном к выходу блока 17 выделения модуля скорости.Выходы блоков 12, 15 и 18 подсоединены к входу сумматора 13, образованного резисторами 35-38 и операционньи усилителем 39. Релейный эле 45 мент 16 с зоной нечувствительности сформирован с помощью реэисторных сумматоров 40-42 и компаратора 43. Выход компаратора 43 подключен к управляющим входам ключей 9 и 10.Через реэистор 41 на вход компаратора 43 подано постоянное напряже- ние смещения) О, Фиксирующее выход компаратора н состоянии логического нуля Я = О) при нулевых эначе" ниях выходов устройств 12, 15 и 18, 55 т.е. при О = О и Я = О. Подача напряжения смещения 8 реализует зону нечувствительности релейного элемен-, та 16 и обеспечивает замкнутое состояние ключа 9 и разомкнутое состояние ключей 10, когда ошибка 9 и скорость я равны нулю.11 а выходе блока 11 управления формируется логический сигнал0 при 9 +3 КЮ +К сд; (1)ОтК, - -- или К (3) ф 2 им 1 м(4) К ь где 1 - момент инерции объекта 1И - максимально развиваемый дви-.гателем тормозной момент;Я - максимальная скорость объекта;От - путь торможения объекта отлскорости ЯЯ до ЯОВ 1ь - время перекладки момента разгона на момент торможения,Оценки входящих в формулы (3) и(4) аргументов 1, Мц, 9; могут бытькак расчетными, так и полученными изэ кспе римен тов .фСледящая система работает следующим образом.В момент включения независимо отвеличины начального рассогласованияв частности при,ОО, образуетсясигнал логического нуля (О0), таккак за счет сигнала смещения 8 ) 0всегда выполняется условие (1)О - К,а - К,д +РЬ О,1 .ри Е +Бс К,а+К,СО, (2) где 9 - сигнал ошибки следящей системы, сформированный на выходе первого сумматора 1; Я - сигнал скорости объекта навыходе датчика 8 скорости; К 1 - коэффициент передачи второгоусилителя 5; К - коэффициент передачи третьего усилителя 18; ) 0 - эона нечувствительности релейного элемента 16.Величина о устанавливается малой, но достаточной для надежного выполнения логического условия (1) в равновесном состоянии системы.Требуемые величины коэффициентов передачи К 1 и К устанавливаются экспериментально при регулировке следящей системы. Приближенное значение коэффициентов К 1 и Къ может бьггь определено иэ, вырахений: 15 15291Таким образом, при включении ключ 9 всегда замкнут, а аналоговые ключи 10 10 разомкнуты.При появлении сигнала 9отличного от нуля, начинается разгон и дви 5 жение системы к согласованному положению. уменьшается значение (О ( и1 увеличивается значение К,И + К (у(. В момент, когда выполняется условие формируется сигнал логической едининицы О 11) . По этому сигналу ключ 9 отключает сигнал О от входа корректирующего звена 2, а аналоговые юлючи 10 10; включенные параллельно реактивным элементам - конденсаторам 1 9 и 20, быстро разряжают их, При этом одновременно выставляются нулевые начальные условия корректирующего звена 2, а на выходе последнего и на входе второго сумматора 3 сигнал 0 х становитсЯ Равным нУлю, 25 тахометрический контур отрицательной обратной связи создает максимальный момент торможения объекта, что приводит к уменьшению значений как (О так и (К,Я + К (Я. В момент, когда выполняется условие (1), формируется сигнал логического нуля О 1О), ключ 9 замыкается, а аналоговые клю - чи 10 10размыкаются, при этом восстанавливается исходная структура следящей системы. В этот момент следящая система находится в области малых значений рассогласования 9 и скорости привода Я , т.е. в окрест.ности линейной зоны. Поэтому при восстановлении контура слежения за положением на входе корректирующего звена образуется малый скачок 0 Следовательно, вызванный скачком 6 и определяемый нулевыми начальными условиями корректирующего звена переходный процесс в.следящей системе имеет показатели качества, соответствующие структуре исходной следящей системы при работе в зоне линейного слежения. записать 60 =я,ь . Как видно из диаграммы на фиг, 3 35при торможении по траектории 44 н ререгулирование 3 по координате О увеличивается на величину 69 40Чтобы устранить дополнительное перерегулирование0 , в соответствиис изобретением введена поправка К(Я(,в которой К - , . Соответствующая 45траектория 44 движения предлагаемойследящей системы и закон управления45, формируемый блоком 11, показанына фиг. 4.Введение в блок управления блока 50выделения модуля скорости и масштабирующего усилителя позволяет сформировать дополнительный сигнал, пропорциональный абсолютной величинескорости объекта, с помощью которогоосуществляется учет и компенсация перерегулирования, обусловленного инерционностью звеньев при формировании, момента силы торможения. В результате улучшается качество регулирования В режимах функционирования, при которых условие (21 не выполняется, ключ 9 остается замкнутым, а аналоговые ключи 10 ,.+ , 10 д - разомкнутыми. Поэтому динамические свойства следящей системы полностью определяются структурой системы-прототипа. 75 6Па диаг раммах, по казанных на фиг, 3 и 4, обозначены: 44 - траектория разгона и торможения системы, 45 - функция, определяющая закон уп - равления, формируемый блоком 11, С момент времени выдачи команды на торможение блоком 11 управления; момент времени, в который закончилась перекладка момента силы с раз- игона на торможение; ь С, - С, время перекладки момента силы; Я ИС - скорости объекта в моменты времени С, и С; Я= Я-И, - приращение скоростн объекта за время ь, 60 дополнительное пе ререгулиров ание, вы званное конечным значением.На фиг. 3 изображена траектория движения системы-прототипа. В момент С, блок 11 управления в соответствии с законом управления 45 формирует команду на торможение. Однако эа время перекладкидо момент та С система выбегает на величинуЬ лВв " (д + -- )ь2(5) За время перекладки момента силывеличина изменения скорости 1) == Ь)С - И, мала, поэтому с достаточнойточностью вместо выражения 5 можнопри о т работ ке с исте мой больших рассогласований. формула изоб ретенияСледящая система по авт, св, Р 12 б 7355, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества регулирования эа счет уменьшения перерегулирования в переходном процессе при отработке следящей системой больших рассогласований путем учетаи компенсации запаздывания, вносимого инерционными звеньями при формировании момента силы торможения, вблок управления введены последовательно соединенные блок выделения модуляскорости объекта и третий усилитель,через которые вход квадратора соединен с третьим входом третьего сумматора.15291 75Составитель С.НикишовРедактор А, Лежнина Техред Л. Сердюкова Корректор О,Ципле Заказ 7640/42 Тираж 788 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101