Следящая система

Следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I ii) 55O6I7

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.75 (21) 2091222/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 18.04.77 (51) М. Кл.2 G 05В 11/01

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК, 62-50(088.81 (72) Авторы изобретения

В. В. Кралин, В. А. Песков и H. И. Якубовская (71) Заявитель (54) СЛ ЕДЯ ЩАЯ СИ СТЕМА

1= я(г)си, 1

Изобретение относится к автоматическому управлению и может найти применение для построения высокоточных следящих систем широкого профиля.

Известны следящие системы, в которых осуществляется подстройка компенсирующих сигналов в функции сигнала рассогласования корректируемой следящей системы. В известной следящей системе комбинированного управления осуществляется изменение уровня компенсирующего сигнала при изменении параметров корр ектируемой системы путем умножения части компенсирующего сигнала на интеграл фактической ошибки следящей системы. Настройка компенсирующего сигнала в данном случае производится по линейному интегральному критерию: где в (t) — ошибка системы. Эта известная следящая система, в отличие от первой, содержит выпрямитель и звено с передаточной п функцией ", обеспечивающей интегральный

P закон управления. Нестационарность параметров следящей системы комбинированного регулирования с интегральным управлением вызывает также нарушение условий компенсации ошибки в((). Здесь часть компенсирующего сигнала, вырабатываемого дифференциатором Р, выпрямленная выпрямителем, умножается на выходной сигнал фактической ошибки системы. Наличие выпрямителя в цепи компенсирующего сигнала обеспечивает изменение знака задающего воздействия. Однако при отсутствии возможности измерения входного воздействия эти известные системы

10 не могут быть использованы. Из известных следящих систем наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, усили15 тель, исполнительный механизм, выход которого через последовательно соединенные тахогенератор, дифференциатор, сумматор и фиксатор, второй вход которого соединен с генератором импульсов, соединен со вторым

20 входом усилителя и непосредственно — со вторым входом измерителя рассогласования, выход которого через последовательно соединенные первый интегратор и первый блок умно25 жения соединен со вторым входом сумматора и непосредственно — со входом второго интегратора. Эта известная система характеризуется недостаточной эффективностью формирования сигнала коррекции при наличии на вхо30 де помехи, а также из-за присутствия в сиг550617

3 нале ошибки устройства колебательной соcI àâëÿþùåè, вызываемои нелинеиными элемен1 ами, имеющими место В реальных системах автоматического регулирования.

LI,åëüþ изооретения являе(ся повышение точности регулирования пу1ем повышения э(р(рективносги формирования корректирующего сигнала при изменяемых параметрах корректируемои системы автоматического регулирования. rs предложеннои системе это дос1игается тем, что в неи установлены второи олок умножения и два релеиных о;1ока, причем выход второго интегратора через вгорои олок умножения соединен с третьим входом сумматора, выход тахогенератора соединен со вторым входом первого олока уь) ножения, чесвертым входом сумматора и через первыи релеиныи олок — со вторым входом первого интегратора, выход ди(р(1)еренциа1ора соединен со вторым входом второго олока умножения и через второи релеиныи олок — со вторым входом второго интегратора. г а чертеже представлена олок-схема предложеннои системы и приняты ооозначения:

1 — измеритель рассогласования; 2 — усилитель; — исполнительныи механизм; 4 — генератор импульсов; б — фиксатор; b — суммаIop; / и б — первый и второй олоки умножения; 9 и 10 — первыи и второи интеграторы;

l i и i2 — первыи и второи релеиные олоки;

13 — дифференциатор; l4 — тахогенератор;

a(t) — угол поворота задающего вала; (l)(I) — угол поворота следящего вала.

11ри раооте следящей системы осуществляется автоматическая подстройка компенсирующих сигналов, учитывающая изменение параметров корректируемой следящеи системы.

При рассмотрении алгоритма работы следящей системы на ее вход подается задающее воздействие гармонического характера. При этом точность работы стационарных следящих систем с астатизмом первого порядка при медленно изменяющемся задающем воздействии можно охарактеризовать разложением функции ошибки в(1) в ряд Тейлора: (,) С а (О + С, d () +

2!

=s,+а,+...., (1) где с1, с — соответствующие коэффициенты ошибок; в1 — ошибка, пропорциональная скорости изменения задающего воздействия; в2 — ошибка, пропорциональная ускорению изменения задающего воздействия, При рассмотрении точности следящей системы с изменяющимися во времени параметрами удобно оперировать понятием условной ошибки. где е, (/) и в2(с) — средние квадраты соответствующих составляющих ошибки e (t), равные (t) = J Р{/) Ж о с,, () =,, (i) di, 10 где 7(и 7 — весовые коэффициенты.

Для минимизации каждой составляющей в (3) необходима самонастройка соответствующих составляющих корректирующего сигнала, сформированного по выходному воздействию. Полагая, что в системе переменными являются лишь коэффициенты передачи каналов формирования составляющих корректирующего сигнала К1 и К2, минимум выражений (3) обеспечивается выполнением следующих условии. д= (с К)

) = 2J я,.(t,К,) ( дКс о

Хд=(tК .ж О

25 дК1

=2I а,(t,К) Х

y, (Ch=0

30 дК, )

При этом следует учитывать, что да1 (t, К ) сс(З (8) дК1 dt

35 д=-,(с, К.) н; (с) дК2 dt2 (4) (5) Осуществляя в устройстве самонастройку методом последовательных приближений, из40 менение параметра можно полагать пропорциональным самой функции. Тогда алгоритм контуров самонастройки сигналов, компенсирующих составляющие ошибки в1(1) и в2(1), с учетом того, что формирование корректируе45 мых сигналов производится по выходному воздействию, можно представить так

t d" t

di(,= — p, I a, (i, K,) Ф() с2 д

bK,= —,J.,(t,K) „, .Ch (6) 50

Реализацию контуров самонастройки можно существенно упростить, если вместо отдельных составляющих ошибки управления aI (t) и в2(1) использовать саму ошибку управления в (t) (поскольку выделение отдельных составляющих в)(t) и в () из в (г) зачастую не представляется возможным), а вместо теку (с) (с) щих значений и — — их знаки.

dt (Р

Подстройка компенсирующих сигналов заключается в формировании дополнительных

65 сигналов коррекции, которые снимаются с вы550617

{7) ходов блоков умножения 7 и 8, осуществляющих функции умножения сигналов с выхода тахогенератора 14 и дифференциатора 13 на сигналы, пропорциональные соответственно изменению добротности системы по скорости и изменению добротности по ускорению, снимаемые с выхода соответствующих интеграторов 9 и 10. Выходные сигналы блоков умножения 7 и 8 суммируются с выходными сигналами тахогенератора 14 и дифференциатора 13 в сумматоре б. сли имеется определенное соотношение между параметрами корректирующих каналов и основного контура управления и последние — стационарны, то величина фактической ошибки мала. В этом случае передаточные функции интеграторов

9 и 10 можно подобрать такими, чтобы их выходные сигналы были близки к нулю, соответственно при этом выходные сигналы блоков умножения 7 и 8 также по величине близки к нулю, т. е. в дополнительной подстройке составляющих компенсирующего сигнала нет необходимости.

В случае же изменения параметров корректируемой системы возрастает фактическая ошибка системы, при этом сигналы интеграто ров 9 и 10 растут также. Сигналы с выхода множительных звеньев, пропорциональные произведению выходных сигналов соответствующих интеграторов на сигналы с выхода тахогенератора 14 и дифференциатора 13, суммируясь с основными составляющими компенсирующего сигнала, т. е, сигналами с выхода тахогенератора 14 и дифференциатора

13, производят учет изменения параметров корректируемой системы. При этом релейные блоки 11 и 12, вырабатывающие сигналы, пропорциональные соответственно функциям знака скорости и ускорения выходного воздействия, необходимые для реализации алгоритмов

<5 ()

ЬК,= — р, {t) sign dt, и

d, . (t)

ЬК, — р, Г {t) sign dt, g 2 служат для управления процессом интегрирования фактической ошибки системы.

Необходимость релейных блоков объясняется тем, что при симметричных характеристиках элементов системы для полной компенсации в (t) и в (/) необходим один и тот же уровень компенсирующего сигнала.

При вращении следящего вала системы в одном из направлений выходные сигналы интеграторов поддерживаются такими, чтобы

55 они способствовали увеличению соответствующих составляющих компенсирующего сигнала при недокомпенсации a (t) и ez (t) и уменьшению соответствующих составляющих компенсирующего сигнала при перекомпенсации в (t) и в (1). При вращении следящего. вала системы в противоположном направлении изменяется знак как c> (t) и a (t), так и соответствующих составляющих компенсирующего сигнала.

Таким образом, обеспечивается компенсация е (1) и sq(t) при медленно изменяющихся параметрах основного контура управления.

Следовательно, при использовании предложенного устройства существенно повышается точность системы в результате введения контуров самонастройки компенсирующих сигналов, алгоритм работы которых основан на интегрировании сигнала ошиоки, что позволяет повысить качество формирования компенсирующих сигналов. Экспериментальные исследования показали, что использование предложенного устройства повышает точность управления в 1,5 раза. Это значительно расширяет область его применения.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, исполнительный механизм, выход которого через последовательно соединенные тахогенератор, дифференциатор, сумматор и фиксатор, второй вход которого соединен с генератором импульсов, соединен со вторым входом усилителя и непосредственно — со вторым входом измерителя рассогласования, выход которого через последовательно соединенные первый интегратор и первый блок умножения соединен со вторым входом сумматора и непосредственно — со входом второго интегратора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в ней установлены второй блок умножения и два релейных блока, причем выход второго интегратора через второй блок умножения соединен с третьим входом сумматора, выход тахогенератора соединен со вторым входом первого блока умножения, четвертым входом сумматора и через первый релейный блок— со вторым входом первого интегратора, выход дифференциатора соединен со вторым входом второго блока умножения и через второй релейный блок — со вторым входом второго интеграторр а.

550617

Составитель Ю. Гладков

Техред И. Карандашова

Корректор Н. Аук

Редактор Л. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1173/13 Изд. № 290 Тираж 1069 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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