Следящая система комбинированного регулирования

280613 ОЙ ИСАЙ И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетсних Социалистических Республик( 1334453/18-2 1 с, 46/50 явлено ЗО.Ч.19 присоединением заявкиНомитет по аеламобретений и открытри Совете Министре МПК б 05 Ь 1 ПриоритетОпубликова Х.1970. Бюллетень2ия описания 1,Х 11,1970 УДК 621.316,71-503. .53 (088.8) Дата опубликова Авторыизобретения Кобзев, Ю. С. Горохов, Г. А. Балаболов и А. М, Потапов В. Новосело аявитель СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯгде О - ошибка, пропорционалсти ВВ;Од - ошибка, пропорционалрению ВВ;Оу - ошибка, пропорционашим производным ВВ;О - ошибка, вызванная пвходе. истемам автомаможет быть испии высокоточных и гармонической ная ско ьная ус льная вы ован овно атор ты комби)п жащие ос дифференц а.ем переда ОМЕХОЙ При воопроизведении ВВ видовО, (Г) = й,1; 6, (1) = - , О(1) = Оз 1 п а 1 (1)2 очные 10 К 1 Р) -ференциатороврз + 7 ф ра + р для компенсации Ои Опараметры т сирующих устройств нужно выбирать ловий:К 1 я = - , Т= Т, + ТК омпениз усК, 1 Р)=а (Р) -При этом компенсацию можно обеспечить приразличных значениях Т.-. е р - комплТ 4 Т - постоя Ть Т, Та - пОстОЯ К, К, - коэфф я,ременнамени;ффициеусилени ексная п нные вр нные ко ициенты по- моты;я.25 твия вить При езног ическ воздей предст 2) де О, - ( + ( Изобретение относится к тического регулирования и пользовано при проектирова следящих систем при налич помехи во входном сигнале.Известны следящие систех ного регулирования, содер контур регулирования и два компенсирующего устройствПусть, например, име функции основного контураК При воспроизведении входногОт (ВВ) ошибку системы можнв виде оспроизведении синусоидаль сигнала с наложенной на нег помехой- амплитудное значение помехи; 2 п-- круговая частота ,полезноготВВ;1- период полезного ВВ,= - ;тТ 2 по = -- круговая частота помехи; т 1Т - пеРиод помехи, 1 и = - , п )тп в.системе ошибка определяется воспроизведением полезного ВВ и помехой П(р);0(р) = Фа р)0,(р) - Ф(р)П(р),1+ (РКР)где Юе(р) -Р) (Р передаточная функ 1+ К(Р) ция замкнутой системы по ошибке; Ф(р) =)1 Р) передаточная функ 1+ К(Р) ция замкнутой системы;ор в передаточн функция компенсирующего устройства. При использовании эквивалентной передаточной функции разомкнутой системы К,(р) сшибка выражаетсяКэ (Р)1+Ко(Р)1+Ко(Р) п(р) = о(р)+ о,(р),ф (Р)где КерОэ(р) - ошибка от полезного ВВ;Оп (р) - ошибка, вызванная помехой. Цель предлагаемого изобретения состоит в минимизации ошибок как при ВВ вида (1), так и в случае, если на ВВ наложена гармоническая помеха ПЯ = Осп,з 1 пк 1,а также в уменьшении колебательности приотработке ВВ вида Ос(Е) = за 1,0=1. Существенным недостатком следящих систем комбинированного регулирования (ССКР) является то, что, обеспечивая минимальные ошибки при воспроизведении входного воздействия видов (1), они имеют большую ошибку в случае, если на него наложена гармоническая помеха вида ПЯ = П з 1 псопс, а также повышенную колебательность при отработке скачков угла и скорости 0, =1, О, =ф,24 Рассмотрим условия, при которых ошиока от полезного ВВ будет минимальной О, (р) = 0,(р), э (Р) или в области комплексного переменного 1 со,Оф(усп) = О, (усп); 1 1+ Кэ О")10 так как Ои О, скомпенсированы соответствующим выбором параметров компенсирую 1 щих устроиств Кск - Т 4 - Тз + Т,. то в15 системе будут присутствовать ошибки, вызванные высшими производными от ВВ. Если н(1, тоК, (уса) ) )1, и максимальную ошибку Ос можно представить в виде120 ООФ,. -- Ол,К До)но так как 0 Пс 1 т - Ф 25 (где П - амплитудное ВВ), то значение скорости(усо) э О ) ( )1+ Ко Ощ) В случае, если частота помех нп 1, тоК, (сж) 1, и ошибку от помехи можно пред ставить ка 1(Оп(1 ю) = К, (1 В) П(1 а) или 8.= К.(1 ) и 50т, е. чем меньше К, (1 а) , тем меньше ошибка от помехи.Можно найти выражение минимумаКв (1 сй)= гпп как функции Т55 Для этого необходимо дважды продифферепцировать по Т;, В результате получимК,(васо) / - +О при То - +оо,Следовательно, увеличивая Тможно умень.60 шить ошибку, вызванную помехой. Вполне по.пятно, что с уменьшением частоты помехи нужно увеличивать постоянную времени Т, компенсирующего устройства, чтобы вторая производная, помехи не проходила в систему 65 С увеличением частоты помехи можно беЗ 130со/К (уо)/Из последнего выражения следует, .что дляуменьшения 0 1, нужно увеличитьК, (уа) .Если со изменяется в небольших пределах, тоувеличение К,(усо)для сохранения ошибки 55 или ее уменьшения при изменении лнужно вести пропорционально лст.Составляющая ошибки, вызванной, помехойв области комплексного переменного ссо, имеет вид40ущерба уменьшить Т,-. Однако при этом для компенсации ошибок, пропорциональных скорости и ускорению ВВ, нужно соранить условия их компенсации,При воспроизведении полезного ВВ с наложенной на него помехой (2) ошибки, вызванные скоростью и ускорением ВВ, скомпенсированы соответствующим образом выбранными параметрами компенсирующих устройств1в данном случае Ка= - , Т, =- Т+Т, Для компенсации ошибок, пропорциональных высшим производным, нужно уменьшать постоянную времени компенсирующих устройств пропорционально амплитудному значению скорости полезного ВВ, но, с другой стороны, для уменьшения ошибки, вызванной помехой, нужно увеличивать Т; с уменьшением частоты помехи, сохраняя при этом условия компенсации Ои 0 . Следовательно, для обеспечения минимальной ошибки от высших производных и от помехи изменение Т; нужно вести в зависимости от соотношения л, и о, т. е, О+О= гп 1 п =5(л ап) =АТЬ) обязательно сохраняя при этом условия компенсации О, и 0, таким образом, с изменением Т; нужно одновременно изменять и так, чтобы Т = Та+ Т, -и КаКПри воспроизведении полезного ВВ с наложенной на него помехой вида:0(1) = л 1+ П,з 1 по 1,еф 2О,Р) =- ,-и, 1 п,в системе будут присутствовать ошибки0 = О,+ Ов первом сдучаеи0 = О, + Ово втором случае.Компенсация ошибок О, и О обеспечивается за счет введения компенсирующих сигналов, пропорциональных 1-й и 2-й производной от ВВ, и выбора параметров компенсирующих устройств из условия О, - О и О, = О. Для уменьшения 0, как было показано выше, нужно изменять значение постоянной времени компенсирующего устройства Т;, сохраняя при этом условия компенсации Ои О, т. е. с изменением Т; нужно одновременно изменить а так, чтобы Ка - ; Т = Тз+ Т;ККроме того в ССКР при ВВ вида (3) в основной контур будут поступать дополнительные форсирующие сигналы за счет наличия компенсирующих устройствпри 0,(1) = 1(1) Оло(1) = срб(1)+срЛпри 0(1) = 1 л 1 0,(1) = б(1) л, 40 45 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 35 6где б(1) - импульсная характеристика;=ка, = - е),что будет вызывать повышенную колебательность, Для уменьшения повышенной колебательности в этих случаях нужно уменьшатьуровень форсирующих сигналов за счет значительного увеличения постоянной временикомпенсирующих устройств з в определенныемоменты времени.Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем дополнительно установлен блок самонастройки, выход которогоподключен ко входам обоих дифференциаторов, одич из входов соединеч с выходом первого дифференциатора непосредственно, адругой вход - через ключ.Кроме этого, система отличается тем, что вней дополнительно установлены соединенныйс выходом компенсирующего устройства второй фильтр низких частот и подключенный кего выходу третий дифференциатор, выход которого связан со входом ключа, а также дополнительно установлены соединенный со вторым дифференциатором компенсирующего устройства блок реле и подключенный к его входу еще один дифференциатор, вход которогосвязан с выходом первого дифференциатора,На чертеже представлена блок-схема следящей системы,Вход основного контура регулирования 1 спередаточной функцией К (р) соединен с выходом компенсирующего устройства 2 с передаточной функцией (р), состоящего из двухпоследовательно соединенных дифференциаторов 3 с передаточной функцией Кар и 4 с пе 1 + Т,рредаточной функцией. Контур само 1+ Убр настройки 5 состоит из фильтра нижних частот 6, пропускающего полезный сигнал, выход которого соединен со схемой измерения и запоминания амплитуды 7; фильтра верхних частот 8, пропускающего помеху, выход которого соединен со схемой измерения частоты 9. Выходы схем измерения и запоминания амплитуды 7 и измерения частоты 9 через масштабные устройства 10, 11 соответственно соединены с суммирующим устройством 12, Выход суммирующего устройства 12 соединен с входом релейного усилителя 13, выход которого соединен с входом усилителя мощности 14, выход последнего, в свою очередь, соединен с шаговым искателем 15, Кроме того в контур самонастройки 5 входит тактовый генератор 1 б, который соединен с усилителем мощности 14. Вход фильтра верхних частот 8 соединен с выходом дифференцирующего устройства 3, с которым также соединен вход фильтра нижних частот 6 через ключ 17. Выход контура самонастройки 5, т. е, выход шагового искателя 15 (подвижный контакт), соединен с дифференцирующими устройствами 4 и 3, а также с суммирующим7устройством 12. Вход дифференцирующего устройства 18 соединен с выходом дифференцирующего устройства 3, а выход - с блоком реле 19, который соединен с дифференцирующим устройством 4. Вход диффереицирующего устройства 20 через второй фильтр нижних частот 21, пропускающий полезный сигнал, соединен с выходом дифференцирующего устройства 4, а выход - с ключом 17.При слежении с постоянной скоростью или с постоянным ускорением в отсутствие помехи на выходе фильтра верхних частот 8, а следовательно, и на выходах схемы измерения частоты 9 и масштабного устройства 11 сигнал отсутствуе 1. На выходе масштабного устройства 10 сигнал также отсутствует, так как цепь дифференциатор 8 - фильтр нижних частот 6 разомкнута ключом 17, потому что на выходе диффереицирующето устройства 20, вырабатывающего сигнал, пропорциональный 3-й производной от ВВ, при слежении с гостоянной скоростью сигнала нет, а при слежении с постоянным ускорением будет сигнал Т;,К;,евызванный запаздыванием дифференциатора 4 (постоянная времени Т.-) и недостаточный для срабатывания ключа 17.Контур самонастройки 5 не изменяет ни параметры суммирующего устройства 12, ни параметры дифференцирующих устройств 3, 4, а условия компенсации ошибок О, Й, пропорциональных скорости и ускорению ВВ, выполняются. При наличии высокочастотной гармонической помехи, наложенной на полез ный сигнал, на выходе фильтра верхних частот 8 будет напряжение, пропорциональное частоте и скорости помехи, а на выходе схемы измерения частоты 9, а следовательно, и на выходе масштабного устройства 11 будет сигнал, обратно пропорциональный частоте помехи, Сигнал с масштабного устройства О отсутствует, так как помеха не проходи через фильтр нижних частот 21 на вход дифференцирующего устройства 20, и ключ 17 разомкнут.На выходе суммирующего устройства 12 будет сигнал, пропорциональный частоте помехи, который, усиливаясь в усилителях 13, 14, поступает на шаговый искатель 15, который изменяет положение своей выходной величины на угол, пропорциональный выходной величине суммирующего устройства, с частотой работы тактового генератора 1 б, изменяя при этом параметры дифференцирующих уст. ройств 3 и 4 (увеличивая постоянную времени Т. -дифференцируюгцего устройства 4, т. е, увеличивая степень фильтрации помехи и одновременно изменяя коэффициент а дифференцирующего устройства 3, что обеспечивает сохранение условий компенсации ошибок 6, иО,).При повороте на определенный угол, пропорциональный частоте помехи, за счет наличия обратной связи с выхода шагового искателя 15 на суммирующее устройство 1 подвижный контакт шагового искателя 15 оста 60 65 Предмет изобретения1. Следящая система комбинированного регулирования, содержащая основной контур регулирования и два дифференциатора компенсирующего устройства, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения ошибки при воопроизведении синусоидального входного воздействия как с наложенной на него высокочастот 8навливается, В результате параметры компенсирующего устройства 2 изменяются таким образом, что обеспечивается минимальнаяошибка от помехи и сохраняются условия ком 5 пенсации установившихся ошибок Ои О,При воспроизведении синусоидального полезногоВВ с наложенной на него высокочастотной гармонической помехой система работает следующим образом, На выходе диффе ренцирующего устройства 20 будет сигнал, откоторого срабатывает ключ 17, подключая филыр нижних частот б к,выходу дифферен.цирующего устройства 3. На входы фильтров нижних частот б и верхних частот 8 подается 15 сигнал скорости ВВ и скорости помехи, Навыходе схемы запоминания амплитуды 7, а следовательно, и на выходе масштабного устройства 10 формируется сигнал, пропорциональный амплитудному значению скорости по лезного ВВ, На выходе схемы измерения частоты 9, а следовательно, и на выходе масштабного устройства 11 формируется сигнал, обратно пропорциональный частоте помехи. С выходов масштабных устройств 10 и 11 сиг налы подаются на суммирующее устройство12. на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный алгебраической разности амплитудного значения скорости 1 полезного ВВ и частоты наложенной на него помехи. ч 0 В дальнейшем контур самонастройки работает аналогично, В результате изменения параметров компенсирующих устройств в системе обеспечивается минимальная ошибка при данном соотношении параметров полезного з 5 ВВ и помехи..При отсутствии помехи шаговый искатель15 изменяет положение своей выходной величины на угол, пропорциональный амплитудному значению скорости ВВ, изменяя при 40 этом параметры дифференцирующих устройств д и 4 таким образом, что сохраняются условия компенсации Ои О, и минимально возможная для этой системы ошибка от выс ших производных входного воздействия, 4 При отработке скачков угла и скорости дифференцирующее устройство 18 вырабатывает импульс, от которого орабатыьает блок реле 19 на время 1=02 сек, и изменяет при этом параметры дифференцирующего устройства 4 (значительно увеличивая его постоянную времени и уменьшая коэффициент передачи), в результате чего в основной контур системы 1 лишь частично проходит форсирующий импульс, уменьшая тем самым колеоатсльность ы ССКР.Заказ 339919 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 415 Типография, пр, Сапунова, 2 ной гармонической помехой, так и оез нее, в ней дополнительно установлен блок самонастройки, выход которого подключен ко входам обоих дифференциаторов, один из входов соединен с выходом первого дифференциатора непосредственно, а другой вход - через ключ,2, Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения ошибки при слежении с постоянной скоростью или ускорением в присутствии высокочастотной гармонической помехи, дополнительно установлены соединенный с выходом компенсирующего устройства второй фильтр низких частот и подключенный к его выходу третий дифференциатор, выход которого связан со входом ключа.5,3. Система по п, 1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения колебательности при отработке скачков угла и скорости, дополнительно установлены соединенный со вторым дифференциатором компенсирующего устрой 10 ства блок реле и подключенный к его входу дифференциатор, вход которого связан с вы. ходом первого дифференциатора,