Система автоматического регулирования

Система автоматического регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОТТ РЕ-, |ГУЛИРЬВАНИЯ,содержащс1я датчик скорое тиг дифференциатор, последователь- : но соединенные первый сумматор,второй с5 Ф1атор, подключенный вторым входом к первому выходу первого клю ча, усилитель, двигатель, редуктор, исполнительный механизм и датчик обратной связи, выход которого соединен с входом первого сумматора, выход двигателя-подключен к входу , датчика скорости, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, она содержит последовательно соединенные источник корректирующего сигнала, второй ключ, подключенный выходом к входу первого ключа, а вторым входом - к выходу первого сумматора, побледоватвльно соединенные третий ключ, запомингиощий элемент, масштабный блок, первый компаратор, подключенный вторым входс 4 к выходу первого сумматора, к первсжу входу и через дифференциатор - к второму входу третьего кл1бча, логический блок, второй вход и выход которого под (Л ключены соответственно к входу и управляющему входу первого ключа, подсоединенного вторым выходом к третьему входу второго сумматора, последовательно соединенные задатчик, с е второй компаратор, второй вхрд и выход которого подключены соЬтветственно к вьпсоду датчика и к третьему входу логического блока. ГО со со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П G 05 B 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3361683/18-24 (22) 09.12.81 (.46) 15.07.83 ° Бюл. Р 26 (72) В. Н.Карпов, В.М.Липатов и Н.Я.Половинчук (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Цмитриевский A.A., Лысенко Л.Н. Прикладные задачи теории оптимального управления движением беспилотных летательных аппаратов.

М., "Машиностроение", 1978, рис.4,1- с. 95.

2. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М., "Высшая школа", 1980, рис. 5 8, с. 184. 3., Авторское свидетельство СССР

В 660016, кл. С 05 В 11/00, 1979 (прототип) . ,(54) (57) CHCTEMA АВТОМАТИЧЕСКОМУ PE, 1ГУЛИРОВЛНИЯ,содержащая датчик скорос1ти, дифферейциатор, последователь но соединенные первый сумматор,вто-

I рой сумматор, подключенный- вторым входом к первому выходу первого клю-. ча, усилитель, двигатель, редуктор, исполнительный механизм и датчик обратной связи, выход которого сое-, „.SU„,1029135 А, динен с входом первого сумматора, выход двигателя подключен к входу датчика скорости, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия, она содержит последовательно соединенные источник-корректирующего сигнала, второй ключ, подключенный выходом к входу первого ключа, а вторым входом — к выходу первогО сумматора, последовательно соединенные третий ключ, запоминающий элемент, масштабный блок, первый компаратор, подключенный вторым входом к выходу первого сумматора, к первому входу и через дифференциатор -. к второму входу третьего ключа, логический блок, второй вход и выход которого подкл)0чены соответственно к входу и управляющему входу первого ключа, подсоединенного вторым выходом к третьему входу второго сумматора, последовательно соединенные задатчик,д второй компаратор, второй вход и вы-ход которого подключены соответственно к выходу датчика скорости и к третьему входу логического блока.

1029135

Изобретение относится к автома-. тическому регулированию и может быть использовано, в частности, при построении нелинейных корректирующих устройств в следящих системах.

Известны системы автоматического 5 управления, в которых имеется только один контур управления, состоящий иэ последовательно соединенных сравнивающего устройства, усилителя-. преобразователя, имеющего релейную 10 характеристику, и исполнительного органа, выход которого подключен к объекту, выход которого подключен к входу сравнивающего устройства, на второй вход- которого подается задающее воздействие (1 ).

Такие системы отличаются своей простотой, но не могут обеспечить требуемых характеристик переходных процессов при обработке ступенчатых задающих воздействий (максимально возможное быстродействие, отсутствие перерегулирования ).

Известны системы оптимального по. быстродействию регулирования, в которых в цепи обратной связи включено специальное вычислительное устройство, синтезирующее линию переключения знака управляющего,релей,но ro си гнала (2 1.

Недостатком таких систем является сложность настройки вычислительного устройства, кроме того, переходный процесс становится неоптимальным,при изменении модуля управляющего сигна. ла или инерционности объекта. 35

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система автоматического регулирования, содержащая два контура управления.

В первый контур включены последова- 40 тельно соединенные первый и второй сумматоры, усилитель, двигатель, . редуктор, исполнительный механизм и датчик обратной связи, выход кото- рого подключен к первому входу нер- 45 вого сумматора, на второй вход которого подается задающий входной сигнал. Второй контур включен между выходом двигателя и вторым входом вто» рого сумматора и содержит последо. вательно соединенные датчик скорости и ключ, второй вход которого через преобразующее устройство подключен к выходу первого сумматора. Второй контур системы позволяет ввести корректирующий сигнал, пропорциональный производной от сигнала ошибки с момента равенства модулей сигналов ошибки и ее производной до момента равенства текущего значения производной-ошибки пороговому зна- 60 чению. Такая коррекция практически ликвидирует перерегулирование (3 1.

Однако данная система не обеспечивает предельного быстродействия при обработке ступенчатого входногс 65 сигнала, так как полная эффектив ность исполнительно органа исполь зуется не на всем интервале переходного процесса.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматического регулирования, "îäåðæàùàÿ датчик скорости, дифференциатор, последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, подключенный вторым входом к первому выходу первого ключа, усилитель, двигатель, редуктор, исполнительный механизм и датчик обратной связи, выход которого сое- . динен с входом первого сумматора, выход двигателя подключен к входу датчика скорости, дополнительно содержит последовательно соединенные источник корректирующего сигнала, 13торой ключ, подключенный выходом к входу первого ключа, а вторым входом - к выходу первого сумматора, последовательно соединенные третий ключ, запоминающий элемент, масштабный блок, первый компаратор, подключенный вторым входом к выходу первого сумматора, к первому входу и че" рез дифференциатор - к второму входу третьего ключа, логический блок, ВтОРОй ВХОД И ВЫХОД KOTOPOFO ПОДключены соответственно к входу и управляющему входу первого ключа, подсоединенного вторым выходом к третьему входу второго сумматора, последовательно соединенные задатчик, второй компаратор, второй вход и выход которого подключены сост» ветственно к выходу датчика скорости и к третьему входу логического блока.

На чертеже представлена функциональная схема системы автоматичес-кого регулирования.

Система автоматического регулирования содержит первый сумматор 1, второй-сумматор 2, усилитель 3, двигатель 4, редуктор 5, исполнительный механизм 6, датчик 7 обратной связи, датчик 8 скорости, преобразующее устройство 9, первый ключ

10, второй ключ 11 источник 12 корректирующего сигнала, третий ключ 13, запоминающий элемент 14, масштабный блок 15, первый компаратор 16, логический блок 17, задатчик 18, второй компаратор 19 и дифференциатор

20. Последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2, усилитель 3, двигатель 4, редуктор

5, исполнительный механизм 6 и датчик 7 обратной связи, выход которого подключен к второму входу первого сумиатора 1, образуют линейный контур регулирования. Корректирующий сигнал +U с выходов источника 12 корректирующего сигнала через второй

1029135 ключ 11 и первый ключ 10 подается на второй или третий -вход второго сумматора 2; Первый ключ 10 представ ляет .собой дистанционный переключа тель с двумя устойчивыми положениями, его -положение определяется сигналами, 5 пОдаваемыми на его.первый вход с выхода преобразующего устройства 9, .на первый, второй и третий вход кото-. рого подаются. сигналы соответственно с выхода первого сумматора 1, вы- 30 хода. второго ключа 11 и выхода датчи -. ка 8 скорости. Второй ключ 11 выполнен в виде поляризованного реле со средним устойчивым положением и уп-равляется сигналом с вйхода первого,15 .сумматОра. 1, поступающим на его тре.-, тий вход. Третий ключ 13 замыкается при отсутствии- (смене знака )сигнала на его втором входе, т.е. при (= О.. ,Система работает. следующим образом. .В-исходном положении первый ключ

10 .иаходйтся в:первом положении-и соединяет свой. вход с вторым (суммирующим ) входом ВтоРого сумматоР4

2, второй ключ 11 йаходнтся в ней» тральном йоложении. Положение ключей .1Î и 11 соответствует нх исходному состоянию. При отработке медленно меняющихся дны ." ал р д 30 амплитуда ошибки не превышает за-. данного порогового значения, устройство работает как линейная -система.

Ири.появлении ступеньки сигнала

-ОШИбхм, ПРЕВЫШаюЩей пороговое зна-. чение, срабатывает второй ключ 11 и сигнал коррекции0„ со знаком, соответствующим,знаку ошибки, подается, с выхода источника- 12 корректирую.щего сигнала через второй ключ 11 и .первый ключ 10 на второй(суммирую- 40 щий f вход второго сумматора 2, что соответствует введению глубокой положительной обратной связи. усилитель

3 переводится s насыщение, и двигатель 4 начина т форсированный раз- 45 гон в сторону ликвядации ошибки. Одновременно сигнал коррекции с выхода второго ключа 11 подается на вто- . рой вход преобразующего устройства

9, в котором логический блок 17 -при- 50 водится в готовность к работе.. В момент окончания нарастания сигнала ошибки р его нроизводиая Я =О. От-. сутствие сигнала на выходе дифференциатора 20 кратковременно открывает третий ключ 13, через который текущее значение сигнала ошибки подается на вход запоминающего элемента 14 который запоминает это значение. За-. помненная величина ошибки подается через масштабный блок 15; в котором она умножается на определенный коэф фициент К на первый вход первого компаратора:16, в котором она .сравнивается с текущим значением-сигнала ошибки, подаваемым на второй вход первого компаратора.16. В момент ра-, венства этих сигналов с выхода первого компаратора.16 управляющий сигнал через логический 6 ток 17 посту пает.на вход первого ключа 10, который переключает свой вход на третий (вычитающий ) вход второго сумматора 2, сигнал на выходе которого меняет знак и по амплитуде достаточен для перевода усилителя 3 в режим насыщения. Двигатель 4 начинает форсированное торможение. Отключение корректирующего сигнала происходит при снижении модуля сигнала ошибки до порогового значения.

При этом второй ключ 11.устанавливается в исходное положение, сигнал на его выходе пропадает и логический блок 17 переводит первый ключ

10 в исходнае положение. В реальной системе может случиться так., что под действием возмущений ско- рость двигателя 4 уменьшается до своего порогового значения раньше, чем ликвидирована сшибка. В этом случае сигнал на выходе датчика 8 скорости равен сигналу на выходе задатчика 18 и сигнал с выхода компаратора 19 через логический блок 17 поступает на вход первого ключа

10, который переключается в исходное положение. При этом система форсированно ликвидирует ошибку.

КоэфФициент К в идеальном случае равен 0,5. Однако при постройке реальной системы он может. быть выбран в пределах 0,4-0,6.: Нричем его величина остается постоянной, независимо от амплитуды, входного сигнала и от изменения инерционности объекта, так как участки форсированного разгона и торможения из меняются пропорционально.

Таким образом, введеннЫе новые элементы и связи позволяют исполь- зовать управляющее воздействие с полной эффективностью и. за счет этого повысить быстродействие сис темы.

Составитель B.Êóçèí

Редактор A.Ãóëüêð Техред В.Далекорей Корректор О.Билак.

ЮЮ Ю ««ФЮ «М» Ю

:Заказ 4977/45 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул ° Проектная, 4