Система автоматического управления Советский патент 1975 года по МПК G05B11/00 

1

Изобретение относится к области автоматики, и, в частности, к системам автоматического управления.

Известны системы автоматического управления, содержащие датчики рассогласования и скорости изменения выходной координаты, дифференциатор, основной сумматор, первый вход которого подключен к выходу датчика скорости изменения выходной координаты, а второй - через дифференциатор к выходу датчика рассогласования, инерционное звено, нелинейное звено типа «зона нечувствительности и сервопривод, соединенный своим входом с выходами инерционного звена и датчиков рассогласования и скорости изменения выходной координаты.

Недостатком известных .систем является низкая помехозащищенность.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит первый дополнительный сумматор, связанный входами с выходами основного сумматора и инерционного звена, а выходом - с входом нелинейного звена, и второй дополнительный сумматор, подключенный выходом ко входу инерционного звена, первым входом - к выходу основного сумматора, а вторым - к выходу нелинейного звена.

Это позволяет увеличить помехозащищенность системы.

2

На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматического управления; на фиг. 2 - электрическая схема нелинейного фильтра.

Блок-схема системы содержит датчик рассогласования 1, дифференциатор 2, основной сумматор 3, датчик 4 скорости изменения выходной координаты, первый дополнительный сумматор 5, второй дополнительный сумматор 6, нелинейный фильтр 7, инерционное звено 8, сервопривод 9 и нелинейное звено 10 типа «зона нечувствительности.

С выхода датчика рассогласования 1 сигнал , где go - входное управляющее воздействие, о - выходная координата, подается на дифференциатор 2, выходной сигпал А которого поступает на один из входов основного сумматора 3, па другой вход сумматора подается выходной сигнал X датчика

4 скорости изменения выходной координаты. Выходной сигнал основного сумматора 3 подается на первые входы первого 5 и второго 6 дополнительных сумматоров нелинейного фильтра 7. Инерционное звено 8

нелинейного ф|ильтра 7 связано по входу с выходом второго дополнительного сумматора 6, а по выходу - со вторым входом первого дополнительного сумматора бис сервоприводом 9, на который подаются также выходные сигналы Д и Xi соответственно датчика

рассогласования 1 и датчика 4 скорости изменения выходной координаты. Выходной сигнал первого дополнительного сумматора 5 подается на вход нелинейного звена 10 типа «зона нечувствительности, с выхода которого сигнал поступает на второй вход второго дополнительного сумматора 6.

Электрическая схема нелинейного фильтра реализуется на усилителе II, охваченном обратной связью через резистор 12 и конденсатор 13, выполняющем функции второго дополнительного сумматора 6 и инерционного звена 8. Выходной сигнал g подается на усилитель 11 через резистор 14 и па резистор 15, соединенный последовательно с резистором 16, другой конец которого связан с выходом усилителя 11. Точка соединения резисторов 15 и 16 связана со входом усилителя 11 через включенные встречно стабилитроны 17 и 18 и резистор 19. На стабилитронах 17 и 18 реализуется нелинейное звено 10 типа «зона нечувствительности.

Система работает следующим образом.

При медленно меняющемся входном воздействии go па вход нелинейного фильтра 7 поступает сигнал , содерл ащий помехи, усиленные за счет дифференцирования в дифференциаторе 2 сигнала датчика рассогласования 1. Если максимальная амплитуда этих номех не выходит за пределы а.+, а- зоны нечувствительности звена 10, то они фильтруются инерционным звеном 8 и на выход практически не проходят.

При интенсивном линейно нарастающем входном воздействии сигнал g с выхода основного сумматора 3 резко возрастает, выходной сигнал сумматора 5 превышает пороги зоны нечувствительности звена 10, т. е. или (стабилитроны 17 н 18 пробиваются), и сигнал g за счет замыкания цепи обратной связи через сумматоры 5 и 6 и звено 10 (элементы 19, 16, 17 и 18 электрической схемы фильтра) проходит на сервопривод 9 с малой фильтрацией, что обеспечивает эффективное воздействие на объект. За счет нарастания сигнала G на выходе инерционного звена 8 (усилителя 11) рассогласование на выходе сумматора 5 уменьшается до значения, соответствующего заданным порогам зоны нечувствительности (), цепь обратной связи прерывается, и сигнал g проходит на сервопривод 9 с фильтрацией, определяемой постоянной времени инерционного звена 8.

Управляющий сигнал в замкнутом контуре управления формируется по закону бу

/СдД+/(1 (G-Xi, где Сд и i - передаточные числа. При интенсивном изменении фазовых координат объекта с выхода нелинейного фильтра снимается сигнал

С --1--(

где т - постоянная времени фильтрации, определяемая постоянной времени Т инерционного звена 8 и коэффициентом усиления Ко в замкнутом контуре (состоящем из сумматоров 5 и 6 и звеньев 8 и 10), т Т,

i +Ко р - символ дифференцирования. При этом

объект выводится на динамическую ощибку, определяемую величиной зоны нечувствительности н соотношением параметров /Сл /К закона управления. При устранении динамической ошибки на выходе нелинейного фнльтра формируется сигнал

(M-|-,).

/р -г -1

Система обладает астатизмом второго порядка по отношению к управляющему воздействию go, а по характеристикам помехозащищенности она близка к системам с астатизмом первого порядка, в которых отсутствует дифференцирование выходного сигнала датчика рассогласования. Система астатична по отношению к погрешности датчика 4 скорости изменения выходной координаты.

Предмет изобретения

Система автоматического управления, содержащая датчики рассогласования и скорости изменения выходной координаты, дифференциатор, основной сумматор, первый вход которого подключен к выходу датчика скорости изменения выходной координаты, а второй - через ди|фференциатор к выходу датчика рассогласования, инерционное звено, нелинейное звено типа «зона нечувствительности и сервопривод, соединенный своим входом с

выходами инерционного звена и датчиков рассогласования и скорости изменения выходной координаты, отличающаяся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности системы, она содержит первый дополнительный сумматор, связанный входами с выходами основного сумматора и инерционного звена, а выходом - с входом нелинейного звена, и второй дополнительный сумматор, подключенный выходом ко входу инерционного

звена, первым входом - к выходу основного сумматора, а вторым - к выходу нелинейного звена.

18 П

16