Следящая система
Патент 962841
Авторы
Классы МПК
Следящая система
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
<ц962841 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190880 (21) 2973255/18-24
1513 М. Кл.з
G 05 В 11/01 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 62 ° 50 (088. 8) Опубликовано 3009,82. Бюллетень ¹ 36
Дата опубликования описания 300982 (72) Авторы изобретения
A.A. Кошевой, В.К. Стеклов и С.Е. РахимбекЬва
I
f (71) Заявитель — 1 (54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА
Изобретение относится к автомати ческому регулированию и может быть использовано, например в устройствах управления антеннами радиолокационных станций.
Известна следящая система, содержащая замкнутый контур регулирования, состоящий из элемента сравнения, предварительного усилителя, нелинейного элемента, двигателя с редуктором, объекта управления, разомкнутый канал регулирования, состоящий из последовательно соединенных датчика угловой скорости задающего вала и корректирующего -звена, формирующего производные от задающего воздействия, выход которого подключен к дополнительному входу предварительного усилителя, и нелинейную цепь коррекции, включающую последовательно соединенные модель инерционного звена, релейный элемент и форсирующее звено, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, а выход — к входу нелинейного элемента (1) .
Недостатком указанной системы
I ! является наличие переходной составляющей ошибки при компенсации нели-, нейности типа эоны нечувствитель" ности
Наиболее близкой по технической
5 сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая замкнутый контур регулирования, состоящий из элемента сравнения, предварительного усилителя, двигателя с редуктором, объекта управления, разомкнутый канал регулирования, состоящий из последовательно соединенных датчика угловой скорости задающего вала к корректирующего звена, выход которого подключен к дополнительному входу предварительного усилителя замкнутого контура регулирования, и нелинейную цепь коррекции, включающую последовательно соединенные мо2О дель инерционного звена, релейный элемент и устройство управления, вход и выход которого соединены с соответствующими дополнительными входами нелинейного элемента замкнутога контура регулирования, а вход нелинейной цепи коррекции подключен к выходу предварительного усилителя (2) .
В известной системе нелинейная цепь коррекции выполнена так, что вместо форсирующего звена исполь962841 зуется устройство управления (УУ), формирующее сигналы управления специальной формы, амплитуда которых максимально возможна и зависит от предельно допустимых эксплуатационных характеристик нелинейного 5 звена. Устройство управления обеспечивает оптимальный по быстродействию переходный процесс в инерционном звене, отражающем инерционные свойства нелинейного элемента. Сигналы 10
Up c выхода реле и y(t) с выхода Уу суммируются на входе нелинейного элемента. Поскольку БР— одного знака, а сигнал у(t) меняет знаки в моменты переключения t и t>, то. 15 суммарный сигнал на входе нелинейного элемента будет иметь на интервалах постоянства различную амплитуду . Это приводит к отклонению от оптимального переходного процесса в инерционном звене, а следовательно, и уменьшению эффективности устранения статической составляющей погрешности, обусловленной нелинейньм элементом типа зоны нечувствительности.
Цель изобретения - повышение точности системы, Указанная цель достигается тем, что в следящую систему, содержашую последовательно соединенные блок сравнения, усилитель., нелинейный элемент, двигатель, механически связанный через редуктор с объектом .управления и с первым входом блока сравнения, второй вход которого механически соединен с датчиком угла, выход которого через корректирующее звено соединен с вторым входом усилителя, модель нелинейного элемента, вход которой соединен с выходом 40 усилителя, а выход — через реле с устройством управления, а также форсирующее звено, выход которого подключен к второму входу нелинейного элемента, введено логическое 45 устройство, первый вход которого соединен с выходом реле, второй вход — с выходом устройства управ ления и с входом форсирующего звена, а выход — с третьим входом не- 50 линейного элемента.
На фиг.l представлена структурная схема предлагаемой следящей сист)мы; на фиг.2 — структурное преДставление инерционного нелинейного элемента; на фиг,3 — графики изменения сигналов с выхода реле и управляющего устройства (U — максимально возможная амплитуда сигнала с управляющего устройства).
На фигурах обозначены блок 1 срав- 60 нения, построенный, например, на вращающихся трансформаторах 2 и 3, предварительный усилитель 4, нелинейный элемент 5 (инерционный уси-. литель мощности), двигатель 6, ре- . 65 дуктор 7, объект 8 управления, датчик 9 угловой скорости задающего вала, корректирующее звено 10, формирующее производные от задающего воздействия, модель 11 инерционного звена, отражающего инерционные свойства нелинейности, реле 12, форсирующее звено 13, нелинейная цепь
14 коррекции, устройство 15 управления (УУ), логическое устройство 16 (ЛУ); Up — выходной сигнал реле; у — сигнал с выхода управляющего устройства.
Замкнутый контур работает по принципу управления по отклонению, а разомкнутый канал управления обеспечивает повышение порядка астатизма относительно задающего воздействия., Система работает следующим образом, При изменении задающего воздействия (повороте входного вала) на выходе элемента 3 сравнения появляется сигнал ошибки 8(t), который усиливается предварительным усилителем
4 и поступает на нелинейный элемент
5 с зоной нечувствительности (усилитель мощности) . Нелинейный элемент 5 можно представить в виде последовательного соединения инерционного звена с передаточной функцией
W(S) и идеальной нелинейности типа зоны. Усилительный сигнал с выхода усилителя мощности подается на двигатель 6, который через редуктор 7 поворачивает объект 8 управления и вместе с ним вращающийся трансформатор 2, уменьшая сигнал ошибки
e(t), Разомкнутый канал управления, состоящий из датчика 9 и корректирующего звена 10, обеспечивает как в известных комбинированных системах повышение порядка астатизма и тем самым повышение точности воспроизведения задающего воздействия с(,().
Устранение влияния. нелинейности (устранение статической ошибки, вызываемой зоной нечувствительности) в замкнутый контур обеспечивается нелинейной цепью 14 коррекции, состоящей из модели инерционного звена
11, отражающего инерционные свойства нелийейности реле 12 и устройства 15 управления.:Передаточная,.функция модели инерционного звена 11 равна
1 (T 8+1) (Т 8+1)
1 2 где W(S) - передаточная функция инерционного звена, отражающего инерци он ные свойства нелинейности;
Т,Т вЂ” постоянные времени;
S — оператор Лапласа.
На выходе модели инерционного звена 11 имеет место сигнал x(t), соответствующий сигналу на входе идеальной нелинейности. На выходе
962841! реле 12 появляется сигнал Up, численно равный половине ширины зоны нечувствительности, bH при х() о ар = Ьн " " х(й) -Ь„при х()(0 где Ьн — половина ширины эоны нечувствительности.
В зависимости от знака Up формируется соответствующий сигнал y(t) (фиг,3) максимально возможной при учете ограничений амплитуды П . Как следует из фиг.3, на участке времени 0-t è t — t> знаки Up (при
Up ъ О) и у (t) совпадают, а на участке tq- tg не совпадают. Так как сигналы у (t) и Up суммируются на входе нелинейного элемента 5, то суммарный сигнал равен
;г <)- " (для t=0 " t. =t2-t> (0р - (t) для t =< C q
Для получения оптимального переходного процесса в инерционном звене w(S) нелинейного элемента 5, отражающем инерционные свойства нелинейности, необходимо, чтобы суммарный сигнал на различных интервалах 0-t t t t> t> был пос тоянным по амплитуде. Для этого в нелинейную цепь коррекции введено форсирующее звено 13 и логическое устройство 16. Передаточная функция логического устройства 16 равна
1 при y(t) = 0 м (8)
0 при у() Ф 0 °
Таким образом, во время сигнала у(t) выходной сигнал реле 12 не поступает на вход нелинейного элемента 5, а сигнал у(t) максимально возможной амплитуды Ущ поступает на вход нелинейного элемента 5, обеспечивая оптимальный по быстродействию переходный процесс в инерционном звене w(S) нелинейного элемента 5, отражающем инерционные свойства нелинейности . При этом обеспечивается наиболее быстрая компенсация инерционной зоны нечувствительности и устранение статической ошибки, вызываемой этой зоной нечувствительности, Форсирующее звено 13 с передаточной функцией
Т Я + 1
ФЗ Т Я + 1 1 з где Т « Т1, улучшает динамические свойства объекта оптимизации, в качестве которого выступает инерционная часть нелинейного элемента с передаточной функцией W(S) .
При последовательном соединении форсирующего звена 13 и инерционного звена W(S) нелинейного элемента 5
5 получают эквивалентную передаточную функцию объекта оптимизации
Т 541
3
1 (Тзз+1) )1В+ ) т.е. получают объект оптимизации с
15 меньши постоянн .и HpeMeHHt a следовательно, . и с меньшей.длительностью переходного процесса.
Результаты моделирования следящей системы показывают, что точность
20 в переходном режиме повышается в
1,3 раза для системы с инерционным нелинейным элементом 2-го порядка.
Формула изобретения
Следящая система, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, усилитеЛь, нелинейный
« 0 элемент, двигатель, механически связанный через редуктор с объектом управления и с первым входом блока сравнения, второй вход которбго механически соединен с датчиком угЗ5 ла, выход котоРого через корректирующее звено соединен с вторым входом усилителя, модель нелинейного элемента, вход которой соединен с выходом усилителя, а выход через реле — с устройством управления, а также форсирующее звено, выход которого подключен к второму входу нелинейного элемента, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыаения точности системы, в нее введено
45 логическое устройство, первый вход которого соединен с выходом реле, второй вход — с выходом устройства управления и с входом форсирующего звена, а выход — с третьим входом
50 нелинейного элемента.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Зайцев Г.Ф., Стеклов B.Н.
55 Комбинированные следящие системы, Киев. Техника, 1978, с. 118 °
2. Там же, с. 123 (прототип).
962841
ФигЛ (Pue. 3
Составитель В. Грибова
Редактор В. Петраш Техред Ж. Кастелевич . Корректор О Вилак
Заказ 7507/64 Тираж 914 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4