Следящая система Советский патент 1984 года по МПК G05B11/01 

1

Изобретение относится к следящим системам общего назначения,предназначенным для отслеживания медленно изменяющегося полезного Сигнала в условиях воздействия на объект регулирования гармонической помехи Переменной интенсивности, параметры которой неизвестны и не могут быть непосредственно измерены, и может найти широкое применение в машиностроении.

Известна следящая система, содержащая последовательно соединенные блок сравнения, сумматор, усилитель и исполнительный двигатель, выходно вал которого через последовательно соединенные тахбгенератор и нелинейный преобразователь соединен с вторым входом сз матора а редуктор - с одним ид входов блока сравнения, второй и третий входы нелинейного преобразователя соединены соответственно с выходами источника опорного напряжения и усилителя мощности Си.

Известна также следящая система, содержащая блок коррекции и последовательно, соединенные задатчик, сумматор, регулятор положения, регулятор скррости, регулятор тока, усилитель, двигатель, редуктор и объект регулировання, вьпсод которого подключен к второму входу сумматора, выход усилителя через датчик тока соединен с вторым входом регулятора тока, вь1ход двигателя через датчик скорости подключен к второму входу регулятора скорости, входы блока коррекции соединены с выходами pisry лятора скорости и датчика тока соответственно, выход блока коррекции - с третьим входом регулятора скорости С 2 3.

Недостатком указанных следящих систем является низкая помехозащищенность. При отработке полезного сигнала в условиях воздействия гармойической помехи переменной интенсивности в следящей системе возникает составляющая ошибки, обуслов-, ленная помехой. Эта составляющая ошибки является переменной и в данньк следян9€х системах не может быть скомпенсирована.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик.

30192

регулятор положения, последовательный блок коррекции, регулятор скорости, регулятор ток, усилитель мощности, исполнительный двигатель

5 и регулятор, на выходном валу которого установлен объект регулирования, подключенный выходом через датчик положения к второму входу регулятора положения, выходной

О вал исполнительного двигателя через датчик скорости подключен к второму входу регулятора скорости и входу нелинейного преобразователя, подклкиенного выходом к третъе5 му входу регулятора положения,

электрический выход исполнительного двигателя через датчик- тока подключен к второму входу регулятора тока и входу первого дифференциатора,

0 подключенного выходом к четвертому входу регулятора положения, подклю чеяного пятым входом через второй дифференциатор к выходу регулятора Тока СЗ.

5 Недостатком известной системы является ее низкая помехозащищенность.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности следящей системы.

Q Поставленная цель достигается тем, что в следящей системе, содержащей последовательно соединенные задатчик, первый сумматор, второй сумматор, регулятор положения,регу-;

лятор скорости, регулятор тока.

усилитель мощности, исполнительный двигатель и редуктор, на вькодном которого установлен объект регуляровання, подключенный через да1ч1ик положения. к второму входу первого сумматора, выходной вал исполнительного двигателя через датчик скорости подключен к второму входу регулятора скорости и первому входу нелинейного преобразователя, подключенного выходом к второму входу второго сумматора, электрический выход исполнительного двигателя через датчик тока подключен к второму входу регулятора тока и входу дифференциатора, выходы датчика тока и дифференциатора подключены соответственно к второму и третьему входам нелинейного преобразователя.

Кроме того, нелинейный преобразователь содержит последовательно соединенные нелинейный элемент, первьй масштабирующий элемент и делитель. 3 вторым входом подключенный к выходу умножителя,, а выходом через ограничитель - к выходу нелинейного преобразователя, первым входом подключенного к входу нелинейного элемента, ВТ.ОРЫМ входом через второй масштабирующий элеме;нт к первому входу умножителя, а третьим входом через третий масштабирующий зле мент - к второму входу умножителя. ;tia фиг.1 представлена блок-схема системы; на фиг.2 - структурная . схема нелинейного преобразователя; на фиг. 3 и 4 - характеристики огранйчителя и нелинейного элемента соответственноJ на фиг. 5 и 6 - при ципиальные электрические схемы ограничителя и нелинейного элемента соответственно. Устройство содержит задатчик 1, первьй сумматор 2, регуляторы положения 3 скорости 4 и тока 5 соответ ственно, усилитель 6 мощности, исполнительный двигатель 7, редуктор объект 9 регулирования, нелинейный преобразователь 10, датчики тока 11 и скорости 12 соответственно, дифференциатор 13,. нелинейный элемент 14,. ограничитель 15, второй суммато 16, первь й, второй и третий масштабирующие элементы 17-19, з ножитедъ 20, делитель .21, операционные усили тели 22-24, резисторы 25т-37, диоды 38-41, общзпо шину 42 систеки, датчи 43 положения и операционный усилитель. 44. (-HJ), (-U) - напряжения пит ния; U, - выходной сигнал i-ro функционального блока (или элемента); F - сигнал возмущения. Следящая система работает следую щим образом. Вьрсодной сигнал задатчика 1 Поступает на первый вход первого сумматора 2, на: второй вход которог поступает выходной сигвал датч ка положения. На первого сумматора 2 формз-груется сигнал Uj Щ-U4i, который поступает на первьй вход второго сумматора, на второй вход которого поступает снг нал с выхода нелинейного преобразователя 10. На выходе второго сумматора 1 формируется сигнал 16 г o который поступает на вход регулятора 3 положения. На выходе регулятора 3 положения формируется сигнал Uj Kj и;,.где Kj - коэффициент передачи регулято9 . . ра 3 положения, который поступает на первый вход регулятора 4 скорости, на второй вход которого . поступает сигнал U с.выхода датчика 12 скорости. На выходе регулятора скорости формируется сигнал и K4( ) где. К - коэффициент передачи регулятора 4 скорости, который поступает на первый вход регулятора 5 тока, на вход которого поступает сигнал U с выхода датчика 11 . На выходе регулятора 5 тока форми1)уется сигнал и Kg (), где К -коэффициент передачи регулятора 5 тока, КОТОРЫЙ поступает на усилитель 6 мощности. Сигнал Us с выхода усцлителя 6 мощности поступает на вход исполнительного двигателя 7, который через редуктор 8 поворачивает объект 9 регулирования, п.оложение которого измеряется датчиком 43 положения. Улучшение характеристик системы обеспечивается за счет корректирующего нелинейного преобразователя 10,. который установле н в обратной связи системы и на входы которого подаются сигнал с выхода датчика 11 тока и сигнал - ль с выхода дифференциатора 13, где К;ц XijP - коэффициент передачи дифференциатора 13. Сигналы 0 и и масштабируются в масштабирующих элементах 18 и 19 и поступают на входы умножителя 20, на выходе которого формируется сигнал U2g . ,,-U,.j , где 13 го коэффициенты передачи соответственно второго и третьего масштабирукмцих элементов 18 и 19 и умножителя 20, и поступает на вход Делимое делителя 21. Сигнал Щз поступает на вход нелинейного элемента 14, на выходе которого формируется сигнал U.( К - , где К - коэффициент передачи нелинейного элемента 14, который затем масштабируется в масштабирующем элементе 17 и подается на вход Делитель делителя 21. На выходе делителя 21 формируется сигнал и Iao/U fr где Kj.- коэффициент передачи делителя 21, который через ограничитель 15, коэффициент передачи которого представлен на фиг.З, подается на выход нелинейного преобразователя 10.

Сигнал с выхода нелинейного преобразователя 10 поступает на второй вход второго сумматора 16. Корректирующий нелинейный преобразователь 1П предназначен для ввделения сигнала, пропорционального сигналу возмущения F, действующему на объект 9 регулирования.

Отличительные особенности предлагаемого технического решения позволяют примерно в тридцать раз повысить помехозащищенность следящей системы при отслеживании полез ного входного сигнала с условиях

действия гармонического возмущения F переменной интенсивности.

Использование предлагаемой системы в автоматических измерительных комплексах позволяет повысить точность обработки информации и. реализации законов управления что в свою очередь повысит надежность информационно-измерительных комплексов и приведет к повышению качества автоматического управления технологическими процессами, чем определяется достигаемый техникоэкономический эффект от использовани предлагаемой следящей системы.

1. СЛЕЛЯи1АЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединен.ные задатчик, первый сумматор,второй сумматор, регулятор положения, регулятор скорости, регулятор тока, усилитель мощности, исполнительньй двигатель и редуктор, на выходном валу которого установлен объект регулирования, подключенный через датчик положения к второму входу первого сумматора, выходной вал исполнительного двигателя через датчик скорости подключен к второму входу регулятора скорости и первому входу нелинейного преобразователя, подключенного выходом к второму входу второго сумматора, электрический выход исполнительного двигателя через датчик тока подключен к второму входу регулятора тока и входу дифференциатора, отличающаяс я тем, что, с целью повышения помехозащищенности системы, в ней выходы датчика тока и ди еренциатора подключены соответственно к второму и третьему входам нелинейного преобразователя. 2. Система по п.1,о т ли ч а ющ а я с я тем, что нелинейный преобразователь содержит последовательно соединенные нелинейный элемент, первый масштабируадщнй элемент и делитель, вторым входом подключенный к выходу умножителя, а выходом через ограничитель - к выходу нелинейного преобразователя, первьм входом подключенного к входу нелинейного элемента, вторым входом через второй масштабирующий элемент к первому входу умножителя, а третьим входом через третий масштабирующий элемент - к второму входу уг ножителя.

Фиг.З

Фиг.2

Фмг-5

Ф11г.6