Способ формирования управляющего сигнала в системах автоматического регулирования

Способ формирования управляющего сигнала в системах автоматического регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ii 1) 65 0052

ОПИСАНИЕ

ИЗOБРЕ)1 ЕНИЯ

Gaea Свввтсаи

Социалистичееких

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в" Ь (61) Дополнительное и;:HT. спид-ву (2 !) 3;lòпнч. п< 04,10.76 (1 ) 2409234 18-24 (51) М. Кл. -

6 05В 11/01 с присоединением заявки ¹

ГосУда Рствениый ком итет (28) П р по (53) УДК 62.50 (088.8) (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (45) Д;ii;i опубликования описа. пя 28.02.79 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В, Н. Гришин, А. И, Ловцов, Т. В. Марцинкевич, В. А. Садонский и А. П. Ф ро,чов а (71) Заявитель

154) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕГО

СИГНАЛА В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение касается систем автоматического управления и может быть использовано в системах автоматического регул.— роваиия, исполнительным органом которых является звено непрерывного дей, твия (следящая система), например в лстатсль1!ых аппаратах для правле11ия pa . ями, высоты, курса, элеронами, поворотной камерой двигательной установки и IH рулевы м и управляюшими соплами iiа космических аппаратах.

Известен спосоо формирования корректирующего сигнала для си тем автоматического регулирования (1), ко îðûé заключается в формировании специального линейного корректирующего контура в цепи командного сигнала на привод.

Параметры коррекции выбираются таким образом, чтобы уменьшить запаздывание в следящей системс при бо,пшик амплитудах входного сигнала. 11омимо сложной аппаратурной реализации и слабой iioмсхозащишенности недостаток способа заключается в том, что в нем не учитывается истинного, фактического

5 отразится на формировании командного сигнала и тогда поставленная цель — повысить устойчивость при больших воздействиях — - становится недостижимой. Точность системы снижается.

1о 1 аиболсс близким к изобретению являстся способ формирования управляющего сигнала (2) путем формирования командного сигнала и сравнения его с выходной координатои системы.

Недостатки этого способа следуюшис: наличие параметрических колебаний в системе, низкое быстродействие при аперподичсских входных воздействиях, понижен)O ная точность вследствие oèëüíoé зависимости управления от возмущаюших воздействий в системе рулевого привода (напримср, от «самохода») и от несоответствия фактической и расчетной скоростной ха25 рактсристик привода по величине ошибки рассогласования (например, несимметричность скоростной характеристики по рассогласованию) .

Цель изобретения состоит в увеличении

30 точности управления.

650052

Эта цель достигается тем, что определяют динамическую составляющую командного сигнала и в интервале времени, на котором знаки величины динамической составляющей и ее производной различны, сравнивают производные командного сигнала и выходной координаты.

На фиг. 1 изображен график зависимости сигналов управления от времени прп известном способе управления; на фпг. 2— график реакции следящей системы на смещенный командный сигнал; на фиг. 3— пример реализации способа в рулевом пр33воде согласно изобретения; на фиг. 4 и 5-переходные процессы в системе управления движением космического аппарата; на фиг. 6 — области устойчивости в плоскости параметров автомата стабилизации, Для пояснения сущности способа нсобходимо ответить на вопрос -- нужно ли продолжать слежение за командным сигналом на интервале iI — tz (фиг. 1), когда скорость и сама величина командного сигнала различны по знакам 6,(,„ 6„„,(0.

Для такого рода систем, для которых предназначен способ, применяется рулевой привод исполнительных органов, являющийся непрерывной следящей системой системой слежения фактического отклонения исполнительного органа за задаваемой величиной командного сигнала.

Главное динамическое ограничение в системах слежения — ограниченная скорость привода, обусловленная его ограниченной мощностью.

Общий недостаток способов упр авления непрерывных следящих систем заключается в ограничении скорости слежения, когда при небольших сигналах (в линейной зоне скоростной характеристики привода) рулевой привод обеспечивает слежение за командным сигналом, а при увеличении сигнала (в зоне насыщения по скорости) слежение происходит с запаздыванием.

Этот процесс в следящей системе привода при работе его в зоне насыщения скоростной характеристики иллюстрируется на фиг. 1, где приняты следующие ооозначения: 6„„„— командный сигнал, являющийся гармонической функцией; 6 — ответная реакция системы — отклонение исполнительного органа при ограниченной скорости слежения.

На фиг. 1 видно несоответствие командного и ответного сигналов по знакам, являющееся следствием запаздывания в системе слежения: командный сигнал на интервале времени /,(/(1 требует отрицательного знака управляющего воздействия, а ответная реакция привода — положительна.

Это обстоятельство вызывает увеличение ошибки вплоть Io неустойчивости управIeHHS.

Так как командный сш "ал отражает тр. буемос управлс3 ис аппаратоyl и уменьшение его говорит о том, что фак-.пческое, существующее на данньш момент, управляю5 щес воздействие велико, то станет очевидным и ответ на HocTBII.Ieííûé вопрос; HB нисходящей ветви командного сигнала нс следует осуществлять слежения за самой величиной командного сигнала, а необхо10 димо вести слежение за его скоростью.

Поэтому смешение командного сигнала в интервале 13--tg на величину накопившегося рассогласования Л(tI) между требуемым 6„-„„(II) и фактическим рулем h(lI):

h(t ) — КОМЮ (t3) обеспечит нужное движение руля — умешшающее управляющее воздействие, т. е. как раз требуемое слежение за скоростью командного сигнала.

На фиг. 2 показана реакция следящей системы привода при таком смещении.

Смещенный командный сигнал обозна Ie»

О i

Прп таком управлении приводом можно полностью исключить запаздывание в следящей систем.,сдав.3., м. 0I амплитуды

í. î IHoIо сигнала и ограничения скоростной характеристики привода. з0 Формирова33ис динамической сос I авляющей командного сигнала.

Эта операция заключается в исключении из командного сигнала статической составляющей. Например, если командный сигнал на привод рулевых сопл КЛ сформирован в виде

3,, =:Küy+КУ+К„y+К,У, где К„, -- коэффициент передачи автомата стабилизации по сигналу тангажа;

К, -- коэффициент передачи по сигналу угловой скорости;

à — угол отклонения КА в плоскости тангажа;

Y — координата перемещения КЛ, то в установившемся рехкиме отклонение pvлевых сопл d обусловлено составляющей сигнала К, Y.

Динамическая составляющая в этом слу3ае определится как

Од„„-- К. V + К К + К. У.

Выделение временного интервала, на ко55 тором знаки динамической составляющей и скорости различны.

Эта операция состоит в определении разности текущего и предшествующего значений динамической составляющей, сравне60 ния знака полученной разности со знаком самой составляющей. Несовпадение знаков и определяет временной интервал, где требуется осуществлять слежение за скоростью команд 3ого сигпалг3, à Hc 33 вели65 ч н н о и еI о.

650052

30

Работа следящей системы привода

При совпадении знаков динамической составляющей командного сигнала и скорости его (восходящая ветвь) 6„,„. 6,ÄÄ) 0 производится обычное слежение руля за командным сигналом; ошибка рассогласования в следующей системе привода

A(t) =6„„,(t) — 6(t) поступает в запоминающее устройство.

В случае различных знаков динамической составляющей командного сигнала и его скорости (нпсходягцая ветвь) б-.„„, 6g: (О из командного сигнала вычитается накопившаяся погрешность слежения A(t), запомненная на момент смены знака скорости командного сигнала. При этом поступление сигнала ошибки рассогласования A(t) в запоминающее устройство прерывается. Оно хранит ошибку слежения, накопленную на предыдущем этапе, которая является величиной постоянного смещения командного сигнала. Таким образом, устраняется начальная ошибка рассогласования в системе привода и происходит слежение за скоростью изменения командного сигнала.

В случае обеспечения хорошего слежения за командным сигналом ошибка рассогласования Л (t) близка к нулю. Поэтому следящая система привода плавно переходит к обычной структуре на установившемся режиме работы системы управления.

Возможная реализация способа в аналоговом варианте системы показана на фиг. 3, где функциональная схема содержит следящую систему рулевого привода 1, блок 2 формирования динамической составляющей командного сигнала, блок 3 выделения временного интервала, на котором знаки динамической составляющей и скорости ее различны, ограничитель 4 командного сигнала, запоминающее устройство ошибки рассогласования, выполненное на интегрирующем операционном усилителе 5, коммутационные блоки 6 и 7 выполнены на реле. Положение реле соответствует работе системы для случая смещения командного сигнала.

Эффективность применения предлагаемого способа иллюстрируется на фиг. 4 и

5. На фиг. 4 показан переходной процесс в системе управления движением КА при отработке начальных возмущений для обычного варианта работы автомата стабилизации. На фиг. 5 представлен переходной процесс в случае применения способа при том же начальном отклоненип аппарата и сохранении тех же передаточных чисел и структуры автомата стабилизации. Как видно из представленной иллюстрации, одно это изменение следящей системы привода позволило существенно увеличить устойчивость и поднять качество управления.

Полученный процесс также подтверждает утверждение о расширении области допустимых возмущений, отрабатываемых системой.

На фпг. 6 показаны области устойчивости в плоскости параметров автомата стабилизации. Пунктиром обозначена область устойчивости системы для известной структуры автомата стаоилизации; сплошной линией — для случая применения предлагаемого способа.

Увеличение области устойчивости системы в случае применения способа позволит выбирать большие передаточные числа в автомате, обеспечивая большее быстродействие и повышение точности управления.

Формула изобретения

Способ формирования управляющего сигнала в системах автоматического регулирования путем формирования командного сигнала и сравнения его с выходной координатой системы, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности управления, определяют динамическую составляющую командного сигнала и в интервале времени, на котором знаки величины динамической составляющей и ее производной различны, сравнивают производные командного сигнала и выходной координаты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хе 399825, кл. G 05В 11/01, 1971.

2. Котельников В. A. Улучшение стабилизации систем регулирования при ограниченной скорости сервопривода при помощи запоминающего устройства. «Автоматика и телемеханика» Я 4, 1957.

65ОО52

/град

U оград

+us..4

1 -г 3

Ф г.б

Заказ 2714/2

Изд. № 164

Тираж 1014

Подписное ф

Редактор Н. Суханова

Составитель Г. Нефедова

Техред А. Камышникова

Типография, пр. Сапунова. 2

Корректоры: Л. Брахнина и Е. Хмелева