Следящая система Советский патент 1993 года по МПК G05B11/14 

п - число шагов, равное порядку дифференциальных уравнений, описывающих динамику САУ, а также обеспечить высокую динамическую точность за счет включения корректирующего устройства при малых значениях ошибки.

На фиг. 1 представлена структурная схема следящей системы; на фиг. 2 - эпюры напряжений следящей системы 4-го поряд

ка и вид ее переходного процесса.

Следящая система (фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, ключ 3, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект управления 7, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 1. Выход этого блока подключен через последовательно соединенное устройство выбор- ки-хранения (УВХ)&управляемый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилителя 4. Выход объекта регулирования 7 через последовательно соединенные УВХ 12, масштабирующий усилитель 13, блок сравнения 14, сумматор 15, УВХ 16, управляемый усилитель 17 подключен ко второму входу сумматора 10. Выход УВХ 12 через последовательно соединенные УВХ 18 и масштабирующий усилитель 19 подключен к первому входу блока сравнения 14. Выход ключа 3 (вход предварительного усилителя 4) через последовательно соединенные УВХ 20 и масштабирующий усилитель 21 подключен к второму входу сумматора 15. К выходу блока сравнения подключены устройство синхронизации 22 и пороговое устройство 23. Выход устройства синхронизации 22 подключен к входу формирователя импульW(p)

Ti р + 1 ) ( Т2 р + 1

T2T2p/+ Ti(l +R2/R.1 )р + 1

5

0

5 0 5 0 5

Следящая система работает следующим образом.

При отсутствии на входе системы задающих воздействий ошибки ОД (фиг. 2,6) на выходе блока 1 тождественно равна нулю и по абсолютному значению не превышает зону нечувствительности порогового элемента. Пороговый элемент и последовательно с ним включенный формирователь импульсов вырабатывает такие импульсы, что первый ключ замкнут, а второй разомкнут. Таким образом, следящая система замкнута через последовательно включенные блок сравнения, корректирующее устройство, первый ключ, предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель. объект управления и первый вход блока сравнения. Прохождение сигнала- не изменится, если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового элемента. Известно, что включение корректирующего устройства с требуемыми характеристиками позволяет уменьшить динамическую ошибку следящей системы.

При подаче на вход САУ такого задающего воздействия (фиг, 2,а) чтобы сигнал ошибки системы в (t) 9фиг. 2,6} с выхода блока сравнения превысил зону нечувствительности порогового элемента, последний вырабатывает импульсы для формирования импульсов 25 (фиг. 2,г,д), который в свою очередь переключает ключи. Первый ключ размыкается, второй замыкается. Одновременно сигнал ошибки поступает на вход устройства синхронизации. На выходе

последнего формируется импульс синхронизации СИ (фиг. 2,е), который подается на вход формирователя импульсов 24, с первого выхода которого снимаются короткие импульсы с периодом Т для управляющих входов управляемых усилителей 9, 17.

Ошибка системы в (t) запоминается в УВХ 8 на период , где п - порядок дифференциального уравнения, которым описывается предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект управления, ah- длительность одного управляющего импульса, В различный период h, 2h, 2h, 4h с выхода управляемого усилителя 9 снимаются импульсы различной полярности и амплитуды (фиг, 2,и), которые определяются величиной и полярностью сигналов САУ, а также величиной и знаком коэффициентов управляемого усилителя в каждом интервале регилирования. С третьего выхода формирователя импульсов 24 снимаются импульсы с периодом hi h, которые подаются на управляющие входы УВХ 12, 18, 20.

УВХ 12, 18, 2, масштабирующие усилители 13, 19,21, блок сравнения 14, сумматор 15 реализуют так называемую схему наблюдения второй переменной состояния Х2 (фиг. 2,з)

X2(vhi) Koxi(vhi)- Kixi(v-1)hi+K2Uynp(v-1)hi

где Ко, Ki, K.2 - весовые коэффициенты;

xi -- выход объекта управления;

Uynp - управляющие напряжения.

Второй переменной состояния в данной системе является скорость вращения вала исполнительного двигателя. В УВХ 16 запоминается сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного двигателя на период , который подается на вход управляемого усилителя 17. С его выхода снимаются импульсы различной амплитуды и полярности (фиг. 2к), которые определяются величиной и полярностью значения скорости объекта управления, а также величиной и знаком коэффициентом передачи управляемого усилителя 17 в интервале регулиро- вания 5. В сумматоре 10 происходит сложение сигналов с выходов управляемых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подается на вход предварительного усилителя, с выхода которого снимается напряжение Uynp (фиг. 2,л).

После срабатывания устройства синхронизации и формирователя импульсов 24 схемы последнего и порогового элемента запрещается переключение порогового элемента и формирователя импульсов 25, ключей 3,11 до полной отработки САУ ошибки за время под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10.

Под воздействием данного управления

объект регулирования отрабатывает ошибку САУ за п интервалов без перерегулирования. Вид переходного процесса в следящей системе показан на фиг. 2,м. После этого

схема возвращается в исходное состояние. Таким образом, в предварительной системе благодаря реализации контура управления при относительно большой ошибке с переменным коэффициентом достигается

увеличение быстродействия и реализации контура управления с помощью корректирующего устройства позволяет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине.

Экспериментальные исследования показали, что по сравнению с прототипом быстродействия системы повышается в З.,.3,5 раза, а динамическая ошибка уменьшается в 1,1...1,2 раза.

Формула изобретения Следящая система, содержащая первый блок, блок сравнения, два ключа, последовательно соединенные предварительный

усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект регулирования, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого является входом системы, пороговое устройство, выход которого через первый формирователь импульсов подключен к управляющим входам ключей, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в нее

введены корректирующее устройство, пять устройств выборки и хранения, устройство синхронизации, второй формирователь импульсов, два управляемых усилителя, три масштабирующих усилителя, второй блок

сравнения и второй сумматор, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранения, устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу первого блока сравнения, выход корректирующего устройства через первый ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход первого устройства выборки и хранения через по- следовательно соединенные первый

управляемый усилитель, первый сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход объекта управления через последовательно соединенные второе устройство выборки и хранения, первый масштабирующий усилитель, второй

блок сравнения, второй сумматор, третье устройство выборки и хранения и второй управляемый усилитель соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого ключа последовательно соединенные четвертое устройство выборки и хранения и третий масштабирующий усилитель подключен к второму входу второго сумматора, выход второго устройства выборки и хранения через последовательно соединенные пятое устройство выборки и хранения, второй масштабирующий усилитель подключен

0

к второму входу второго блока сравнения, при этом выход устройства синхронизации соединен с входом второго формирователя импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам первого и третьего устройств выборки и хранения, второй выход - к управляющим входам второго, четвертого и пятого устройств выборки и хранения, третий выход - к управляющим входам первого и второго управляемых усилителей, четвертый выход - к второму входу порогового элемента,

Изобретение относится к автоматическим регуляторам, в которых выходной сиг- нал является прерывной функцией отклонения от заданной величины и может быть использовано в системах промышленного назначения. Целью является повышение быстродействия и динамической точности. Следящая система содержит два блока сравнения 1, 14, корректирующее устройство 2, два ключа 3,11, предварительный уси- литель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, пять устройств выборки-хранения 8,12,16,20,18, два управляемых усилителя 9,17, два сумматора 10, 15, три масштабирующих усилителя 13, 19, два формирователя импульсов 24, 25, устройство синхронизации 22, пороговый элемент 23, 1-2-3-4-5, -6-7-1, 1-8-9-10-11-4, 11-20, 1-22- 24-17-10, 24-8, 24-16, 24-28, 1-28-25-3, 25-11, 24-20-21-15-16-17, 24-12-18-14-15, 24-18, 7- 12, 13-18-19-14. 2 ил.

ЈЦШШ1Ш ШШШ1Ш

п

Ffizn

п

Лйтце. / я-v- Ј I /Јw