Система автоматического управления Советский патент 1977 года по МПК G05B11/01 

1

Изобретение относится к автоматике и может применяться нрн построении высокочастотных следящих систем.

Известно устройство, в котором производится формирование корректирующего сигнала путем дискретного преобразования сигнала ошибки, фиксацией и суммированием его с сигналом управления. Оно содержит последовательно соединенные датчик, усилитель и отрабатывающее устройство, а также фильтр, пиковый детектор, блок сравнения напряжений, ключ, блок опорного напряжения, сумматор 1.

Из известных систем автоматического управления наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система, содержащая первый и второй фиксаторы, сумматор, интегратор, формирователь корректирующего сигнала, последовательно соединенные блок сравнения, первый, второй усилители, исполнительный механизм, выход которого соединен с входом объекта управления, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с входом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, выход первого усилителя через фильтр соединен с входотд дифференциатора 2.

Известная система имеет низкую точность и малый запас устойчивости.

Цель изобретения - повышение точности и устойчивости системы.

Это достигается тем, что в предлагаемой системе автоматического управления установлен формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фильтра, а выход - с управляющими входами интегратора и первого и второго фиксаторов, вход первого фиксатора соединен с выходом дифференциатора, а выход - с первым входом формирователя корректирующего сигнала и с первым входом сумматора, второй вход которого соедииен с выходом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, а выход через второй фиксатор

и интегратор соединен с вторым входом формирователя корректирующего сигнала, выходы которого соединены с соответствующими входами второго усилителя.

Положительный эффект обусловлен тем, что каждый раз в момент начала отклонения динамической ошибки от установивщегося значения (которое может быть скомпенсировано другими известными способами) формируется

корректирующий (гасящий) сигнал, длительность которого пропорциональна скорости отклонения, а также скорости и ускорению регулируемой координаты. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы автоматического управления; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу системы. Система содержит блоксравнения 1, первый и второй усилители 2, 3, исполнительный механизм 4, объект управления 5, фильтр 6, формирователь корректирующего сигнала 7, датчик скорости и ускорения регулируемой координаты 8, дифференциатор 9, формирователь импульсов 10, интегратор 11, первый и второй фиксаторы 12, 13, сумматор 14 x(t)-вход,ной сигнал; y(t) -выходной сигнал. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: Q(t)-сигнал рассогласования; Qn(t)-высокочастотная составляющая сигнала рассогласования; Уфор - импульсный сигнал на выходе формирователя импульсов; текущее значение производной от высокочастотной составляющей сигнала рассогласования; Уф - фиксируемое значение производной от высокочастотной составляющей сигнала рассогласования; Уф, - фиксируемое значение сигнала, пропорционального скорости и ускорению регулируемой величины; VHHT - дискретное значение интеграла пропорциональное скорости и ускорению регулируемой величины; . -корректирующие импульсные сигналы на выходах формирователя корректирующего сигнала; УК - суммарный корректирующий сигнал. СистелМа работает следующим образом. Сигнал рассогласования системы в режиме слежения содержит, кроме установившейся низкочастотной составляющей, также высокочастотную составляющую, обусловленную суммой нелинейностей насыщения, лифт, сухое трение, упругие деформации редуктора и др.-см. фиг. 2, где Q(t) -полный сигнал рассогласования системы в режиме слежения. Установивщаяся динамическая составляющая сигнала рассогласования (показана пунктиром «а фиг. 2) корректируется, как известно, путем повышения добротности системы по скорости и ускорению или астатизма системы. В предлагаемой системе осуществляется коррекция высокочастотной составляющей ощибки. Сигнал Q (t) с выхода усилителя 2 подается на фильтр 6. Частота люфтовых и переходных колебаний ощибки обычно на порядок выще частоты изменения установивщейся составляющей динамической ощибки, что облегчает фильтрацию. Отфильтрованная высокочастотная составляющая Qn(t} на фиг. 2 с выхода фильтра 6 поступает на дифференциатор 9 и формирователь импульсов 10. Сигнал с выхода дифференциатора 9 на фиг. 2 поступает на вход фиксатора 12. В момент .начала отклонения колебания сигнала Q() формирователь 10 формирует импульс, которым фиксируется (запоминается) на фиксаторе 12 сигнал, пропорциональный производной Qn(/), т. е. скорости отклонения от нулевого (установившегося) уровня. В дальнейшем при каждом переходе через нулевое значение высокочастотной составляющей формирователь 10 вырабатывает импульсы, которыми фиксируется (иерезапоминается) сигнал с выхода дифференциатора. Сигналы на выходе формирователя 10 и на выходе фиксатора 12 показаны на фиг. 2 (Уупр и Уф,) . В эти же моменты (начало отклонения высокочастотной составляющей от нуля) на втором фиксаторе 13 фиксируется суммарный сигнал, пропорциональный скорости и ускорению регулируемой величины Уф,, который затем поступает на интегратор И, обнуляемый импульсами, поступающими с формирователя 10. Сигнал УИНТ на выходе интегратора показан на фиг. 2. Крутизна сигнала (наклон пилы) интегратора пропорциональна сигналу Уф,, поступающему со второго фиксатора 13. Сигналы с выходов первого фиксатора 12 и интегратора II поступают на входы формирователя корректирующего сигнала 7, который формирует разнополярные импульсы УкЧ i . Длительность импульсов определяется сравнением поступающих сигналов. Полярность импульсов соответствует полярности производной от колебательной составляющей ошибки. Полученный корректирующий широтно-импульсный .сигнал UK, подается через дополнительные входы второго усилителя 3 в замкнутый контур системы, где суммируется с сигналом рассогласования. Таким образом, в рассмотренной системе высокочастотная составляющая сигнала рассогласования корректируется импульсным сигналом, длительность которого определяется скоростью колебания в момент отклонения ошибки от установившегося значения, а также скоростью и ускорением регулируемой координаты. Так как склонность системы к колебательности при повышенной добротности устраняется корректирующим сигналом, иоявляется возможность значительно (практически в 3- 5 раз) повысить точность системы при одновременном увеличении запаса устойчивости (практически на 10-20 дб). Формула изобретения Система автоматического управления, содержащая первый и второй фиксаторы, сумматор, интегратор, формирователь корректирующего сигнала, последовательно соединенные блок сравнения, первый и второй усилители, испол.нительный механизм, выход которого соединен с входом объекта управления, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с входом датчика скорости и ускорения регулируемой величины, выход первого усилителя через фильтр соединен с входом дифференциатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и устойчивости системы, в ней установлен формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фильтра, а выход - с управляющими входами интегратора и первого и второго фиксаторов, вход первого фиксатора соединен с выходом дифференциатора, а выходке первым входом формирователя корректирующего сигнала и с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости и ускорения регулируемой величилы, а выход через второй фиксатор и интегратор соединен с вторым входом формирователя корректирующего

сигнала, выходы которого соед1 нены с соответствующими входами второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. СССР № 317050, кл. G 05F 1/10, 1969.

2.Авт. св. СССР № 446022, кл. G 05В 5/01, 1973 (прототип).

(i)

A,,r.J I /

r-bf-iI I I

. II

LL.1JJ.U.

0

d(lnW

.

-p f:y:trt jq,Fb

:J

t

- t

t

Ufi

ij.

(.JJLUJ

тлгтп;п1ТП1 Г1г

UK

, J J.,JJuJ

и IT D LTinnr r T

-9