Следящая система

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 30 ЕТ ЕЛЬСТВ иа ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР 9 328427, кл. О 05 В 13/02, 1972.Авторское свидетельство СССР В 662910, кл. О 05 В 13/02, 1979, (54)(57) 1, СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА,со-. держащая измеритель рассогласования, фильтр, усилитель с насыщением, последовательно соеди,801211690 ненные регулятор и исполнительный механизм, выход которого соединен с входом измерителя рассогласования, выход которого подключенк входу фильтра, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности, введены управляемыйнелинейный блок, последовательно соединенные интегратор и масштабныйблок, выход которого соединен че-.рез усилитель с насыщением с управляющим входом, управляемого нелинейного блока, подключенного выходом к входу регулятора, а входом - к выходу измерителя рассогласования, а вход интегратора соединен с выходом фильтра.211690 12. Система по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с це-лью повышения точности, управляемый нелинейный блок содержит нульорган, ключ, умножитель, выходкоторого является выходом управляемого нелинейного блока, входуправляемого нелйнейного блокаобъединен с выходом умножителя инуль-органа, выход которого соединен с управляющим входом ключа, управляющий вход управляемого нелинейного блока через замкнутый контакт ключа связан с вторым входомумножителя, разомкнутый контактключа подключен к опорному напряжению,3. Система по п. 1, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что управляемый нелинейный блок содержит последовательно соединенные умножитель и второй нелинейный блок, выход которого является выходом управляемого нелинейного блока, входуправляемого нелинейного блока соединен с первым входом умножителя,второй вход которого подключен куправляющему входу управляемого нелинейного блока.4. Система по п. 3, о тл и ч аю щ а я с я тем, что второй нелинейный блок состоит из последовательно соединенных усилителя-инвертора1 антилогарифмического усилителя и масштабного блока. 5. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем,чро, с целью повышения точности отслеживания линейно-растущего сигнала, управляемый нелинейный блок содержит первый и второй умножители, усилитель-инвер-тор, ключ, нуль-орган, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первый разомкнутый контакт ключа через усилитель-инвертор подключен к.второму разомкнутому контакту ключа, первый замкнутый контакт ключа связан с вторым замкнутым контактом ключа, второй перекидной контакт ключа подсоединен к выходу управляемого нелинейного блока, вход управляемого нелинейного блока объединен с первыми входами первого и второго умножителей, выход второго умножителя соединен с первым перекидным контактом ключа, управляющий вход нелинейного блока объединен с входом нуль-органа и вторым входом первого умножителя, выход которого подключен к второму входу второго умножителя,1 О 5 Изобретение относится к автоматическим следящим системам и предназначено для отслеживания входногополезного сигнала, измеряемого всмеси с помехой переменной интенсивностиЦель изобретения - повышение точ-.ности и помехозащищенности,На фиг; 1 приведена блок-схемапредлагаемой следящей системьц нафиг, 2 - первая реализация управляемого нелинейного блока; на фиг,Зблок-схема второй реализации управляемого нелинейного блока; на фиг.4блок-схема второго нелинейного блока; на фиг. 5 - блок-схема третьейреализации управляемого нелинейного блока 1 на фиг. 6 - функции,реализуемые управляемым нелинейным блоком,Блок-схема следящей системы содер-жит измеритель 1 рассогласования,фильтр 2, усилитель 3 с насыщением,регулятор 4, исполнительный механизм5, управляемый нелинейный блок 6,интегратор 7 и масштабный блок 8.На фиг. 1 приняты следующие обозначения,- входной сигналф ч -сигнал помехи; е - сигнал ошибкиследящей системы 1 х - выход управляемого нелинейного блока, ц - вы- .ход регулятора у - выходной сигналследящей системы.Первая реализация управляемогонелинейного блока содержит нуль-ор.ган 9, умножитель 1 О ключа 11.Вторая реализация управляемогонелинейного блока содержит умножитель 12, второй нелинейный блок 13,состоящий из усилителя-инвертора14, антилогарифмического усилителя 15 и масштабного блока 16.Третья реализация управляемогонелинейного блока содержит первыйи второй умножители 17 и 18, нульорган 19, ключ 20, усилитель-инвертор .21.Следящая система работает следующим образом.При отработке входного полезногонапример, линейнорастущего снеизвестной скоростью я=с 1, измеряемого в смеси с помехой, имеющей .гармонический характер с переменной амплитудой У=АзпаЬ, в следящей системе возникает ошибкаслежения е, состоящая из скоростной ошибки и переменной составляющей, имеющей характер помехи(б) 25 510 15 В данном устройстве скорость выходного сигнала следящей системы определяется средним значением выхода регулятора 4, например, пропорционального Ц, При несимметричной характеристике управляемого нелинейного блока 6 среднее значение его выходного сигнала имеет постоянную составляющую даже, если его входной сигнал не имеет постоянной составляющей, Пусть связь между входом и выходом управляемого нелинейного блока 6 имеет вид, представленный на фиг. 6х=1(е)Х=К(й+ Ае ьн(цЭ 1+Чф=х+ Ах 51 и(и)1+9) (ь)1Таким образом, если обеспечитьвыполнение следующего равенства:где Ь=с/К,К - суммарный коэффициент усиления системы;(2) Иначе известная следящая система выйдет из режима слежения, Но в известной следящей системе средняя скорость выходного сигнала определяется величиной Ь а=К 5 У=К Ь.а Поэтому в известной следящей системе невозможно полностью компенсировать скоростную ошибку 6 . Ае=А(ц; А,А(ц 3) - модуль частотной передаточной функции системы,"Ф - фазовый сдвиг.В прототипе цепь, содержащаяпоследовательно включенные фильтр,выпрямитель, усилитель с насыщением,первый нелинейный блок и блокумножения, обеспечивает улучшениединамики переходного процесса следящей системы. Однако эта цепьне позволяет компенсировать скоростную ошибку, так как в установившемся режиме средняя скорость выходного сигнала должна быть равнаскорости входного сигнала30 35 40 45 50 55 то следящая система за счет включения нелинейного блока (управляемого) в основной контур будет отрабатываться входной сигнал с нулевойсредней скоростной ошибкой.Пусть средняя скоростная ошибкаЬФО. Тогда на выходе фильтра 2 имеется постоянный сигнал, пропорциональный ее величине. Этот постоянный сигнал поступает на вход интегратора 7 Сигнал выхода интеграторалинейно изменяется до тех пор,пока не устанавливается Ь =О. С помощью масштабного блока 8 изменяется масштаб передачи сигнала управляемым нелинейным блоком 6 и функция Г(е) переходит в функцию 1(е)где )ц - масштабный коэффициент.Этот коэффициент также изменяетсядо тех пор, пока средняя ошибка нестанет равной нулю. При нулевойсредней скоростной ошибке выходнойсигнал интегратора 6 фиксируетсяи тем самым фиксируется коэффициенто. В следящей системе устанавливается режим слежения с нулевойсредней скоростной ошибкой,Режим слежения с нулевой средней скоростной ошибкой обусловленэффектом "выпрямления" переменнойсоставляющей ошибки в цепи регулирования с помощью установленногов этой цепи управляемого нелинейного блока 6 с несимметричной харак 1211690= Вс= ур ) РВА 3 с)Ц 5 иКь)Ас),ИЬ 1 т.е. не меняются и амплитуда всех гармоник в выходном сигнале управляемого нелинейного блока 6.Таким образом, достигается независимость амплитуды колебаний в выходном сигнале следящей системы от изменения амплитуды помехи. теристикой. При этом величина ошибки 6 не имеет постоянной составляющей (6 =О), но за счет прохожденияпеременной составляющей через нелинейный блок 6 с несимметричной характеристикой, на выходе барака 6сигнал имеет постоянную составляющую х. Так как нелинейная характеристика деформируется по условию полу 1 Очения нулевой средней ошибки,то величина х пропорциональнаскорости входного полезного сигнала в соответствии с соотношением ( 6),15Пусть амплитуда помехи постоянна А=сопят, а скорость входногосигнала меняется от С 1 до Со (СС 1). При этом в системе возникает скоростная ошибка и включаетсяцепь регулирования масштаба )4, Таккак скорость возросла СС 1, тоошибка Ь имеет положительный знакЬ)0, поэтому выходной сигнал интег 25ратора 7 будет возрастать и будет увеличиваться АА до нового значения Ч . Постоянная составляющаяна выходе входного нелинейного блока согласно также возрастает и поэтому растет и скорость исполни-.тельного механизма в силу соотношения (3). Это изменение будетпродолжаться до тех пор, пока средняя скорость ошибки не станет равной нулю. При этом выход интегратора 7 фиксирует новое значениепропорциональноеВ.Таким образом, достигается цельизобретения " повышение точностиследящей системы, так как при изме Оненни скорости входного полезногосигнала средняя скоростная ошибкане изменяется и устанавливаетсяравной нулю,Пусть теперь изменяется амплитуда помехи А =ДА 1 т.е. амплитуда помехи увеличивается в А раз.При этом изменяется и амплитудапеременной составляющей ошибки ипеременной составляющей сиг:ала ре Огулирования АХЯА),Так как скорость выходного сигнала не доЛжнаизменяться, то Хо=Х 1, т.е. должно выполняться соотношение. Для переменной составляющей Е этосоотношение принимает вид 1 ц,ХЬ+Азп(цЗй+ЧА,Н: .,Ч)Аа Е( РЬ+/ЗАе 5 а(оЛ+ЧА) (8) При увеличении амплитуды помехисигнала в системе устанавливаетсяновый коэффициент 1 и аиз УсловиЯобеспечения нулевой средней ошибки, но при этом амплитуда помехив сигнале управления не меняется.Поэтому не меняется и амплитуда ввыходном сигнале 1 . Действительно,разложение в ряд Фурье сигнала Х,в общем случае дает(1 )Сравнения формул (9) и (10) с формулой а.7) показывает, что если И изменяется так, чтобы обеспечить нулевую среднюю ошибку, то это значит,что среднее значение 1 поддерживается постоянным.Поэтому21)В= "),)(а,асс)ЦВ.)В:Вс:о АПссА Вс)с)Ы=сс 1 (а) о. Узтород, ул, Проектная; 4 тен ВНИИПИ по 3035, М