САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Советский патент 1969 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится -к области техники автоматическото управления, к классу самонастраивающихся по входному сигналу следяш;их систем.

Известны следящие системы с самонастройкой .по входному сигналу, включающие объект управления, управляющее устройство с переменным параметром, низкочастотный и высокочастотный фильтры, блок настройки и датчик пробных И синхронизирующих сигналов.

Однако в известных самонастраивающихся следящих системах для выделения динамической и флюктуационной ошибки исиользуются, как ираанло, низкочастотные и высокочастотные фильтры с постоянными Параметрами. В силу этого оптимальное выделение динамической и флюктуационной ошибки в системе, а следовательно, и оптимальная настройка параметров самой системы возможны лишь в узком диапазоне изменения характеристик полезного сигнала и помехи, действующих на систему.

Предлагаемая следящая система отличается от известных тем, что в ней дополнительпо установлены два оптимальных по структуре вспомогательных самонастраивающихся фильтра, входы которых соединены со входом следящей системы, причем выход одного вспомогательного фильтра соединен с одним из входов низкочастотного фильтра, а выход другого вспомогательного фильтра - с одним из входов высокочастотного фильтра.

Это позволяет изменять оптимальным образом параметры системы при широком диапазоне изменения характеристик полезного сигнала и помехи на ее входе.

Блок-схема предлагаемой следящей системы нрнведена на чертеже.

Следяа1ая система включает управляющее устройство / следящей системы, управления 2, низкочастотный фильтр 3 для выделения динамическо ошибки следящей системы, высокочастотный фильтр 4 для выделения флюктуацнонной ошибки следящей системы, цень настройки 5, датчик 6 нробных и синхронизирующих сигналов, дополнительный самонастраивающийся фильтр 7, имеющий структуру, одинаковую со структурой фильтра 3 и для оптимальной настройки но разомкнутому циклу параметров фильтра 3, дополнительный самонастраивающийся фильтр 8, имеющий структуру, одинаковую со структурой фильтра 4, и служащий для оптимальной настройки ио разомкнутому циклу параметров фильтра 4.

Рассматриваемая система в своем простейшем варпаите, т. е. без учета дополнительных фильтров 7 и 8, представляет собой самонастраивающуюся следящую систему с попском мииимума суммарной (динамической. выделяемой фильтром 3, и флюкгуационной, выделяемой фильтром 4 ошибки. Поиск минимума осуществляется по циклам, включающим пробное и рабочее дви кение следящей системы. В начале каждого цикла датчик 6 выдает команду в цепь настройки на запоминание величины суммарной опшбки и на осуществление пробного движения в системе, заключающегося в небольшом одностороннем изменении настраиваемого параметра. Затем сравниваются запомненное и полученное в результате пробного движения значения суммарной ощибки. Полученное в результате сравнения разностное значение ош.ибки используется для настройки параметра (рабочее движение). При этом знак и величина разностного значения ошибки определяют соответственно направление и скорость изменения параметра. Для оптимального выделения динамической ошибки следящей системы частотная характеристика фильтра 3 должна иметь вид; /(-2 /,,,ч -,...у().Л) (со) а для оптимального выделения флюктуационной ошибки частотная характеристика фильгра 4 должна иметь вид; KI, Н . )5,(и,) + 5„(..) где 5((1)) -сиектральная плотность нолезного сигнала; Sn (ы) -спектральная плотность помехи. Таким образом, для оптимальной настройки параметров следящей системы ири изменении характеристик полезного сигнала и помехи (w) и 5п(со) в широком диапазоне необходимо в зависимости от изменения этих характеристик изменять оптимальным образом и параметры фильтров, выделяющих динамическую и флюктуационную ошибки системы. Учитывая, что в большиистве случаев оптимальная настройка параметров следящей смстемы осуществляется для заданной структуры, предлагается реализовывать оптимальные характеристики самонастраивающихся фильтров для выделения динамической п флюктуационной ошибок в виде маломощных (электронных моделей) следящих систем в соответствии с выражениями (1) и (2). Самонастройку параметров расс матриваемых фильтров с целью упрощения предлагается производить на основе идеи Е. Г. К. Берта. Однако, учитывая невозможность использования принципа Берта непосредственно в рассматриваемых фильтрах по тем цричинам, что на входы фильтров, предназначенных для выделения динамической и флюктуационной ошибок, поступает помеха уже не типа «белого шума, которая поступает на вход осиовпой следящей системы, предлагается ввести дополнительно два фильтра 7 и 8, идентичные фильтрам 3 и 4 соответственно с условнем, что полезный медленно меняющийся сигнал x(t) и помеха п() тина «белого шума, поступающие на вход основной следящей системы, поступают и на входы самонастраивающихся фильтров 7 п 8. В этом случае параметры фильтров 7 и 8 автоматически подстраиваются под оптимальные при изменении характеристик иолезпого сигнала и помехи. Причем структура цепи самопастройки благодаря использованию принципа Берта оказывается достаточно простой. Сигпалы цепи настройки фильтра 7 используются для установки оптимальных параметров фильтра 3 в сплу 1 дентичности фильтров 7 п 3, по этой же причине сигналы цепи настройки фильтра 6 используются для пастройки параметров фильтра 4. При этом иастройка оптимальных параметров фильтров 3 II 4 проводится по разомкпутом циклу. В частном случае можно ограничиться одним дополнительным фильтром и использовать сигналы его цепи иастройки для установки оптимальных параметров, находящихся в различных цепях следящих систем, служа1цих для измерения динамической и флюктуационной ошибок. П р е д м е т п з о б р е т е н и я Самонастраивающаяся следящая система, содержащая упраБляionj.ee устройство с переменпым параметром, низкочастот.ный и высокочастотный фильтры, блок настройки п пробных и сппхропизирующпх спгналов, отличающаяся тем, что, с целью расширения частотного диапазона пзмененпя полезного сигнала и помехи на входе следян;ей системы п увеличения точности оптимальной }iacTpoiiкп параметров системы, в контур самонастройки дополнительно включены два оптимальпых по структуре вспомогательпых самонастраивающихся фильтра, входы которых соединены со входом следящей системы, прпчем зыход одного вспомогательного фильтра соединен с одним из входов низкочастотного фильтра, а выход другого вспомогательного фильтра - с одним из входов высокочастотного фильтра. X(t)+n(f) rf /}