Следящая система Советский патент 1993 года по МПК G05B11/14 

Изобретение относится к области автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения отзаданной величины, а именно к следящим системам, к которым предъявляются высокие требования по точности и быстродействию, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения.

Целью изобретения является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части.

Введение в следящую систему новых элементов и связей позволяет реализовать в ней переходные процессы без перерегулирования за минимальное время Т nh при нулевые начальных условиях по скорости, где: h - длительность одного шага регулирования;.

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

00

со оа

00

СдЗ

совокупности ранее перечисленных элементов и связей позволило повысить быстродействие и точность следящей системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части.

На фиг. 1 представлена структурная схем а следящей системы.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений следящей системы 4-го порядка 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 регулирования 7, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 1. Выход блока сравнения 1 подключен также через последовательно соединенные УВХ 8, управляемый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилителя 4. Выход объекта регулирования 7 через последовательно соединенные измеритель скорости и ускорения 12, УВХ 13, управляемый усилитель 14 подключен ко второму входу сумматора 1.0. Второй выход измерителя скорости и ускорения 12 через последовательно соединенные УВХ 15, управляемый усилитель 16 подключен к третьему входу сумматора 10. Вход блока сравнения 1 через последовательно соединенные измеритель скорости 17, УВХ 18, управляемый усилитель 19 подключен к четвертому входу сумматора 10. К выходу блока сравнения подключены устройство синхронизации 20 и пороговое устройство 21. Выход устройства синхронизации 20 подключен ко входу формирователя импульсов 22, первый выход которого подключена управляющим входам УВХ 8, 13, 15 и 18, второй выход формирователя импульсов 22 подключен к управляющим входам управляемых усилителей 9, 14, 16 и 19, а третий выход блока 22 - к второму входу порогового устройства 21. Выход порогового устройства 2.1 подключен к формирователю импульсов 23, первый выход которого подключен к управляющему входу ключа 3, а второй - к управляющему входу ключа 11. Первый и второй выходы генератора управляющих импульсов 24 подключены к управляющим входам измерителя скорости 17, а третий, четвертый и пятый выходы генератора управляющих импульсов - к первому, второму и третьему управляющим входам измерителя скорости и ускорения 12.

. Следящая система работает следующим образом.

При отсутствии на входе системы задающих воздействий величина ошибки 9()

(фиг. 2, б) 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 23 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, объ- ектуправления и первый вход блока сравнения. Прохождение сигнала не изменится, если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового устройства 21. 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 (т.) (фиг. 2, б) с выхода

блока сравнения превысил зону нечувствительности порогового устройства 21, последний вырабатывает импульсы для формирователя импульсов 23 СИ (фиг. 2, в), который в свою очередь переключает ключи.

Первый ключ 3 размыкается, второй ключ 11

замыкается. Одновременно сигнал ошибки

поступает на вход устройства синхронизации. На выходе последнего формируется

импульс синхронизации СИ (фиг. 2, в), который подается На вход формирователя импульсов 22, с первого выхода которого снимаются короткие импульсы с периодом Т для управляющих входов УВХ 8, 13, 15, 18 и импульсы для управляющих входов управляемых усилителей 9, 14, 16, 19. Ошибка системы 6(t) запоминается в УВЗ 8 на период Т nh, где п - порядок дифференциального уравнения, которым описывается предварительный усилитель, усилитель

мощности, исполнительный двигатель и объект регулирования, ah- длительность одного управляющего импульса. Также в УВХ 13 запоминается сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного

двигателя на период T nh, В УВХ 15 запоминается сигнал, пропорциональный ускорению вала исполнительного двигателя на период Т nh, а в УВХ 18 запоминается сигнал, пропорциональный

скорости входного воздействия. В различные периоды h, 2h, 3h, 4h с выхода управляемого усилителя 9 снимаются импульсы различной полярности и амплитуды (Ui фиг. 2, ж), которые определяются величиной и

полярностью сигнала рассогласования САУ в (т.) (фиг. 2, б), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 9 в каждом интервале регулирования. Аналогично с выхода управляемого усилителя 14 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности U2 (фиг. 2, з), котррые определяются величиной и поляр ностью значения скорости вала исполнительного двигателя искор.вых. (фиг. 2, г), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя в каждом интервале регулирования. С выхода управляемого усилителя 16 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности 1)з (фиг. 2, и), которые определяются величиной и полярностью значения ускорения вала исполнительного двигателя Уускор.вых. (фиг. 2, д), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого усилителя 16 в каждом интервале регулирования. С выхода управляемого усилителя 19 снимаются импульсы различной амплитуды и полярности U4 (фиг. 2, к), которые определяются величиной и полярностью значения скорости вход- ного сигнала искор.вых. (фиг. 2, е), а также величиной и знаком коэффициентов передачи управляемого, усилителя 23 в каждом интервале регулирования. В сумматоре происходит сложение сигналов с выходов управляемых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подается на вход предварительного усилителя, с выхода которого снимается управляющее напряжение Uynp (фиг. 2, л). После срабатывания устройства синхронизации и формирователя импульсов 22 и порогового устройства 21 запрещают переключение порогового устройства 21., формирователя импульсов 23 и ключей 3, 11 до полной отработки САУ ошибки под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10 за время Т nri. Под воздействием данного управления объект регулирования отрабатывает ошибку САУ за п интервалов без перерегулирова- ния. Вид переходного процесса в следящей системе показан на фиг. 2, м. После этого схема возвращается в исходное состояние.

.

Таким образом, в предлагаемой системе благодаря реализации контура управления с переменным коэффициентом усиления при относительно большой ошибке САУ достигается увеличение быстродей- ствия и реализации контура управления с помощью корректирующего устройства позволяет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине.

Формула изобретения

Следящая система, содержащая сумматор, блок сравнения, два ключа, последовательно соединенные предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и обьект регулирования, выход которого подключен к первому входу .блока сравнения, второй вход которого является входом системы, пороговое устройство, выход которого через формирователь импульсов подключен к управляющим входам ключей, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамической точности, в нее введены корректирующее устройство, четыре устройства выборки и хранения, устройство синхронизации, второй формирователь импульсов, четыре управляемых усилителя, измеритель скорости, измеритель скорости и ускорения, генератор управляющих импульсов, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранения, устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу 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, сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилителя, выход объекта регулирования через последовательно соединенные измеритель скорости и ускорения, второе устройство выборки и хранения, второй управляемый усилитель соединен с. вторым входом сумматора, второй выход измерителя скорости и ускорения через последовательно соединенные третье устройство выборки и хранения, третий управляемый усилитель соединен с третьим входом сумматора, второй вход блока сравнения через последовательно соединенные измеритель скорости, четвертое.устройство выборки и хранения, четвертый управляемый усилитель подключен к четвертому входу сумматора, при этом выход устройства синхронизации соединен с входом второго формирователя импульсов, первый вход которого подключен к управляемым входам первого, второго, третьего и четвертого устройств выборки и хранения, второй выход второго формирователя импульсов - к управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого управляемых усилителей, а третий выход второго формирователя импульсов - к второму входу порогового устройства, первый и второй выходы генератора управляющих импульсов подключены к первому и второму управляющим входам измерителя скорости, а третий, четвертый и пятый выходы генератора управляющих импульсов подключены к первому, второму и третьему управляемым входам измерителя скорости и ускорения.

&ЛЫХ.

Изобретение касается автоматических регуляторов, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения от заданной величины, и может быть использовано в системах автоматического регулирования промышленного назначения. Целью является повышение быстродействия и динамической точности системы при различных передаточных функциях ее непрерывной части. Следящая система содержит блок сравнения 1, корректирующее устройство 2, два ключа 3, 1.1, предварительный усилитель, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулирования 7, измеритель скорости 17, четыре устройства выборки хранения 8, 13, 15, 18, четыре управляемых усилителя 9, 14, 16, 19, сумматор 10, измеритель скорости и ускорения 12, устройство синхронизации 20, два формирователя импульсов 23, 22, пороговое устройство 21, генератор управляющих импульсов 24. 2 ил. fe