Следящая система Советский патент 1984 года по МПК G05B11/00 

9C2fP)

fp}(}

фиг.1

(Л

:п

:«9 Изобретение относится к средствам автоматического управления, а именно к следящим системам, и может быть использовано в измерительной технике реализующей принцип следящего уравно вешивания при преобразовании сигналов. Наиболее близким к изобретению техническим решением является следящая система, содержащая последовател но соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор выходом соединенньгй с входом объекта управления Л . Недостатком известной системы является ее низкая точность. Целью изобретения является повыше ние точности. Для достижения поставленной цели следящая система, содержащая последо вательно соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сум матор, выходом соединенный с входом объекта управления, содержит модель системы управления, выход которой соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу модели системы управления. На фиг. 1 представлена система управления; на фиг. .2 эквивалентная система управления (другой вариант схемы на фиг. 1). Система содержит блок 1 сравнения (сумматор), регулятор 2, объект управления, сумматор 4, включенный в основной контур управления, образованный элементами 1-3; блок 5 сравнения, элемент 6 связи, сумматор 7, блок 8 сравнения, элемент 9 связи, образующие в совокупности модель системы, причем элементы 8 и 9, в свою очередь, образуют модель системы управления, образованной элемен тами 5 и 6. Уравнения элементов изображенной системы имеют вид 6(p) «(pl-f(p)-,p(pMc2(plY(p)4L,(p)j f(p) Klp)e(p),(p)L.j(p) Ap),(,ip) + , (1) e2,iPl(),(p)-k(p)0(p); (P)(P), где(р),р (p), y(p),0(p) - изображения по Лапласу управляющего воздействия, регулируемой величины, входной величины объекта управления. ошибки системы (координат системы), соответственно; 2(р), Z2(p), ), 02г(р) изображение по Лапласу соответствующих координат модели системы; K,l(p), К2(р), ), ) - передаточные функции соответственно регулятора , объекта управления системы, элементов связи модели системы; L;|(p), L(p) - изображения по Лапласу возмущений в системе, где L2(p) учитывает возмущения в модели, приведенные к ее выходу. Совместным решением системы урав,нений (1) являются зависимости oi(,(P)+4(PlL2(p)k:,(plZ(p) . CP)tHXap)V:7(P) , (Р(Р) Qi(p)-L,(pM(pH2tP) 00 г X (P) .,(,(.(p z,,(p)l Из зависимостей (2) и (3) следуют условия реализации абсотютной инвариантности в системе ,( СМ иР)-Кг(р 0, (.5) выполнение или частичное выполнение которых обуславливает нулевое или близкое к нему значение ошибки системы. Условие (4) при конечных значениях К2(р) реализуются приближенно путем увеличения количества дополнительных контуров обратной связи в модели, а условие (5) связано с созданием в основном контуре управления положительной обратной связи, компенсируемой соответствующим значением корректирующего воздействия, поступающего с модели, обусловленйого формированием его путем сравнения со значением сигнала в системе, например, с У(р) (фиг. 1). Из соотношений (2) и (3) вытекают также следующие свойства системы. Во-первых, корни характеристического уравнения исходной системы, соответствующие уравнению 1-ьК (р)К2(р)0 не меняются в соответствии с принципом суперпозиции в результате введения корректирующего воздействия 2 (р), поступающего с выхода модели, а к ним

3

добавляются корни, соответствующие характеристическому уранению модели системы, и это позволяет при устойчивых исходной системе и ее модели уменьшить влияние возмущений в системе и модели без возникновения противоречий между условиями реализации инвариантности и устойчивости.

Во-вторых, структура модели может быть выбрана с учетом реализации конкретной задачи, в частности, при реализации высокой динамической точности воспроизведения быстроизменяющегося управляющего воздействия и наличии сравнительно большой инерционности элементов исходной системы, порядка астатизма: системы и ее модели, которая, в свою очередь, может содержать также модель.

В этом случае передаточная функция по ошибке системы с моделью определяется зависимостью

Mpl{nK9(p).n|, Сь

гдеп - количество контуров обратной связи в исходной системе и модели;

Q, (р) , D (р) - операторные полиномы.

Например, для системы, изображенной на фиг. 1, при реализации условий эквивалентности Kj|(p) 1, К2(р) Кл(р) передаточная функция по ошибке определяется соотношением

.(Р,Ыр,Г

ИЗ которого следует, что система в смысле устойчивости сохраняет прежнее качество, обусловленное сохранением корней характеристического уравнения, а ошибка системы уменьшена в НК(р) Кп,(р) раз. Это свойство позволяет формировать также элементы модели таким образом, что характеристическое уравнение системы с моделью будет определяться произведением комплексно сопряженных корней.

150134

реализация которых, в частности, для системы, изображенной на фиг. 1, при вьшолнении условий эквивалент ости К,(р)-1, К2(р)К (р) К,(р) 5 приводит к широкополостности системыk (к уменьшению переходной составляющей ошибки).

Элементы системы по фиг. 2 характеризуется уравнениями 0

е{р1 в(рьр(Р)-р((р)У(р1 + и,(р). (p),(p)e(P)5i,(P)Lj(p)-, .(p)4,(,(p)Zj(pv, (1)

e2,lPl()-,(P)(p)S2,(p))

6,,(p))(p)/

0 в которых обозначения аналогичны обозначениям, приведенньп в (1), а совместное их решение дает соотношения, аналогичные соотношениям (2)-(5). Очевидно, что возможно совместное

5 включение нескольких моделей в раз личнйе точки системы, использующих в качестве результирующих сигналов 0(р), или У(р) и ft (р) Чфиг. 1 и 2), при котором результирующая ошибка

системы будет существенно уменьшена. Таким образом, организация.в следящей системе корректирующего воздействия путем подключения выхода введенной в систему ее модели к входу сумматора, включенному в основной контур управления, позволяет повысить точность системы без разделения каналов управления (как в комбинированных системах), при этом не возникают противоречия между условиями реализации устойчивости и инвариантности и расширяются функциональные возможности по сравнению с известной системой, связанные с возможностью повышения порядка астатизма системы, уменьшением переходной составляющей ошибки, обусловленной возможностью формирования комплексно сопряженных корней в характеристическом уравнении системы, организацией следящих систем для управляющих воздействий, характеризуемых существенно положительной обратной связью.

СЛЕД5ПЦАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные объект управления, блок сравнения, регулятор и сумматор, выходом соединенный с входом объекта управления, о т л ичающаяся тем, что, с целью повьшения точности системы, она содержит модель системы управления, выход которой соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу модели системы управления.