Цифровая самонастраивающаяся система с комбинированным управлением

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)4 С 30 ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ Р СКОМУ К вторым вхоо элементов ственн чены соот и четверто торой выхо подключены ам третьег ы второи схе- соответственИ, первыи и мы сравнени но к вторым элементов И ого и шестого ходампервыи орои вх а соедиами трет нно с выход элементов И иены соответств го и четвертого пятого и шестог ыхо ое н элементов о счетчи реверсивноумматора со ходами второ инеи выход первого с входом третьего выходыторов входам компарат ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СССР У 853608, кл. С 05 В 13/02, 1981.Основы проектирования следящих систем. - И.; Машиностроение, 1978, с. 305-307.(54)(57) ЦИФРОВАЯ САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА С КОМБИНИРОВАННЪМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащая последовательно соединенные первый, второй сумматоры и исполнительное устройство, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий сумматор, первый вход которого подключен к входу первого регистра памяти и первому входу первого сумматора, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого регистра памяти, четвертый сумматор, первый вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а второй вход - к выходу второго регистра памяти, соединенного входом с выходом третьего сумматора, и пятыи сумматор, выход которого соединен свторым входом второго сумматора, апервый и второй входы - соответственно с выходами первого и второгомножительных устройств, первые входькоторых подключены соответственнок выходам третьего и четвертого сумматоров, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точностиработы системы, в нее введены трикомпаратора, два формирователя импульсов, шесть элементов И, два реверсивных счетчика и дье схемы сравнения, причем выход первого компаратора соединен с входом первогоформирователя импульсов и первымвходом первой схемы сравнения, выходвторого компаратора соединен с входом второго формирователя импульсови первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой соединенс первым выходом третьего компаратора и вторым входом первой схемысравнения, первые входы первого ивторого элементов И подключены соответственно к выходам первого ивторого формирователей импульсов,вторые входы первого и второго элементов И соединены с вторым выходомтретьего компаратора, первые входытретьего и четвертого элементов Исоединены с выходом первого элементаИ, первые входы пятого и шестогоэлементов И соединены с выходомвторого элемента И, первый и второйвыходы первой схемы сравнения подервого реверсивного счетсоответственно с первым и вторым ретьего и четвертого суммодключены соответственно1180842первого и второго компаратора и соответственно с выходами перлвторые входы первого и второго вого и второго реверсивных счет- множительных устройств соединены чиков.Изобретение относится к областиуправления и регулирования, а именнок самонастраивающимся цифровым следящим системам с комбинированным управ-лением, и может. быть использовано всистемах автоматического управления,Цель изобретения - повышение точности работы системы.На Фиг. 1 представлена функциональная схема цифровой самонастраи Овающейся системы с комбинированнымуправлением; на фиг.2 - временныедиаграммы работы первых и вторых ком.параторов и формирователей импульсовна Фиг.З - Функциональная схема сравнения знаков.Система содержит первый и второйсумматоры 1 и 2, исполнительное устройство 3, третий сумматор 4, первыйрегистр 5 памяти, четвертый сумматор 206, второй регистр 7 памяти, пятыйсумматор 8, первое и второе множительные устройства 9 и 10, первый,второй и третий компараторы 11 - 13,первый и второй формирователи импульсов 14 и 15, первый, второй,третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 16 - 21, первый и второйреверсивные счетчики 22 и 23 первую и вторую схемы 24 и 25 сравнения. ЗНа Фиг, 2 приняты следующие обозначения; 26 - дискретное гармоническое входное воздействие; 27 и 28 - диаграммы работы соответственно первого и второго компараторов, 29-30 - диаграммы формирования счетного (уз 35 кого) импульса соответственно первым и вторым формирователями импульсов,Схема сравнения (Фиг.З) содержит первый и второй инверторы 31 и 32 и40 первый и второй элементы 2 И-ИЛИ 33 и 34.Из теории комбинированных систем ,известно, что полной инвариантности, т.е. полной компенсации ошибки, можно достичь, введя в систему дополни 45 тельное входное воздействие через дополнительный канал с передаточнойфункцией, обратной передаточной функции разомкнутой системы: П(2) 1= Ы(2)ф где 0(2) - передаточная функция дополнительного канала;Щ 2) - передаточная функция разомкнутой системы.Однако при практической реализации функции П(2) часто возникают значительные трудности, в результате чего обеспечить полную компенсацию ошибки не представляется возможным, поэтому чаще всего ставится вопрос о частичной компенсации ошибки системы. На практике ограничиваются введением Р(2) второго порядка, что равносильно введению в систему первой и второй производных управляющего воздействия, при выборе определенным образом коэффициентов, при которых можно существенно снизить динамическую ошибку при гармоническом входном воздействии. Применение более высокого порядка нецелесообразно, так как приводит к резкому увеличению объема и массы аппаратуры.Этим объясняется использование в системе с комбинированным управлением сигналов только первой и второй разностей входного воздействия.Система работает следующим обра" зом.При поступлении на вход системы дискретного входного воздействия г(п) вычисляются его первая 7 г(п) и вторая ч г(п) разности. Первая разность - сложение текущего дискретного входного воздействия г(п), поступающего на первый вход третьего сумматора 4, с его инверсным значением, записанным в первый регистр 5 памяти в предыдущий момент квантогания г(п) и поступающим на второй вход этого сумматора, Для получения на3 11808 выходе третьего сумматора 4 значения первой разности в прямом коде к полученной сумме прибавляется единица: чг(п) = г(п) - г(п)= г(п) + г(п) + 1. Сигнал первой разности поступает на первый вход четвертого сумматора 6,на котором аналогично производится вычисление второй разности Чг(п) входного воздействия, Текущее значение сигнала первой разности ч г(п) складывается с его инверсным значением в предыдущий момент квантова 1 ния (записанным во втором регистре 7 памяти и поступающим на второй вход четвертого сумматора 6) и единицей:Рп(п) = уп(п ) - Пп(п) = Чг(п) + Ч г(п) + 1 20 Полученные значения первой и второй разностей входного воздействия подаются соответственно на множительные устройства 9 и 10, которые 25 производят их умножение на коэффициенты А и В, предварительно установленные соответственно на первом 22 и втором 23 реверсивных счетчиках, Значения выходных сигналов первого 30 9 и второго 10 множительных устройств Ачг(п) и Вч 2 г(п) складываются на пятом сумматоре 8, в результате чего его выходной сигнал Е(п) получается пропорциональным первой и второй раз-З 5 ностям входного воздействия: Е(п) = Ачг(п) + ЬЧ 2 г(п) Первый сумматор 1 вычисляет ошибку Х(п) отработки системой входногооздействия, сравнивая значениег(п) с величиной выходного сигналаисполнительного устройства 3;45Х(п) = г(п) - у(п) . Полученный результат на втором сумматоре 2 складывается с выходным сигналом Е(п) пятого сумматора 8, 50 поступает на исполнительное устройство 3, где преобразуется, усиливается и отрабатывается. Так осуществляется комбинированное управление системой. 55Особенностью предлагаемой системы является возможность подстройки коэффициентов А и В из условия до 42 4стижения в системе допустимой ошибкиотработки входного воздействия. Припоступлении на вход системы дискретного гармонического воздействия г(п)(кривая 27, фиг.2) вычисляемые егопервая ч г(п) и втораярг(п) разности соответственно с третьего 4 ичетвертого 6 сумматоров поступаютна первый 11 и второй 12 компараторы, которые сравнивают их значенияс нулем. Ц периоды дискретности,когда первая Ч г(п) (втораяЛг(п)разность меняет свой знак, выходнойсигнал первого 11 (второго 12) компаратора меняет свой уровень кривая27 (28), фиг.2, а первый 14 (второй15) формирователь импульсов при этомвырабатывает счетные импульсы кривая 29(30), фиг2, которые подаютсяна первый вход первого 16 (второго17) элемента И,Ка второй вход последнего поступает сигнал с второго,входа третьего компаратора. 13, анализирующего значение ошибки Х(п) отработки системой входного воздействия,равной нулю в случае нулевой ошибкии единице в случае ошибки, не равнойнулю. Во втором случае первый 16(второй 17) элемент И пропускаетсчетный импульс от первого 14 (второго 15) формирователя импульсов напервые входы третьего 18 и четвертого19 (пятого 20 и шестого 21) элементов И. Прохождение счетного импульсачерез третий 18 или четвертый 19(пятый 20 или шестой 21) элементы Ина соответствующие входы первого .22(второго 23) реверсивных счетчиковопределяется первой 24 (второй 25)схемой сравнения знаков, сравнивающейзнаки ошибки Х(п) и первой (второй)разности входного сигнала, Совпадение знаков ошибки и первой (второй)разности указывает на недокомпенсацию скоростной составляющей ошибки(составляющей ошибки по ускорению) итребует увеличения коэффициента А (В);несовпадение знаков, наоборот, указывает на перекомпенсацию и требуетуменьшения коэффициента А (В). Схема сравнения при этом работает следующим образом.Знак ошибки, представляющий знаковый разряд величины ошибки Х(п) и равный единице при положительной, а нулю при отрицательной ошибке, поступает с первого выхода третьего компаратора 13 на первый вход первой30 24 (второй 25) схемы сравнения, навторой вход которой подается выходной сигнал первого 11 (второго 12)компаратора, равный единице при положительнома нулю при отрицательномзначении первой (второй) разностивходного сигнала. Входной сигнал спервого входа схемы подается на первые входы первого 33 и второго 34 10элементов 2 И-ИЛИ (Фиг.3), и входпервого инвертора 31, выходной сигналкоторого поступает на третий и четвертый входы соответственно первого33 и второго 34 элементов 2 И-ИЛИ. 15Входной сигнал с второго входа схемы24 сравнения подается на второй итретий входы соответственно первого33 и второго 34 элементов 2 И-ИЛИ ина вход второго инвертора 32, выходнбй сигнал которого поступает начетвертый и второй входы соответственно первого 33 и второго 34 элементов 2 И-ИЛИ. В результате такогопостроения схемы сравнения знаков 25в случае совпадения знаков ошибки.Х(п) и первой (второй) разностивходного сигнала (на входах схемыоба сигнала равны нулю или единице)на первом выходе схемы сравнениязнаков Формируется значение, равное единице, поступающее на второй вход третьего 18 (пятого 20) элемента И, Счетный импульс проходит через этот элемент на вход Прямой счет" первого 22 (второго 23) реверсивного счетчика, увеличивая его содержимое на единицу, тем самым увеличивается на единицу коэффициент А (В).В случае несовпадения знаков ошибки Х(п) и первой (второй) разности входного сигнала, на втором выходе схемы 24 сравнения формирует-. ся значение, равное единице, поступающее на второй вход четвертого 19 (шестого 21) элемента И, счетный импульс проходит через этот элемент на вход "Обратный счет", первого 22 (второго 23) реверсивного счетчика, уменьшая его содержимое на единицу, тем самым уменьшается на единицу коэффициент А (В). Таким образом, в системе производится самонастройка коэффициентов при сигналах первой и второй разностей входного воздействия, направленная на обеспечение высокой точности отработки входного гармонического сигнала в изменяющихся условиях эксплуатации.1.1 80842 Фиг. ФУаз 5922/45 Тираж 862 Подписное ИИПИ ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,