RU2169938C2 - System controlling sluggish object ( versions ) - Google Patents
System controlling sluggish object ( versions ) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169938C2 RU2169938C2 RU99118324/09A RU99118324A RU2169938C2 RU 2169938 C2 RU2169938 C2 RU 2169938C2 RU 99118324/09 A RU99118324/09 A RU 99118324/09A RU 99118324 A RU99118324 A RU 99118324A RU 2169938 C2 RU2169938 C2 RU 2169938C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- integrator
- amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности, к системам управления положением инерционных объектов, установленных на самоходном шасси, и может быть использовано в приводах наведения радиолокаторов, мобильных робототехнических комплексов и самоходных артиллерийских орудий. The invention relates to the field of automatic control systems, in particular, to position control systems for inertial objects mounted on a self-propelled chassis, and can be used in radar guidance drives, mobile robotic systems and self-propelled artillery guns.
Известны системы [1, 2]. Их недостатками являются низкие быстро действие и качество переходного процесса. Это объясняется тем, что в известных устройствах при разгоне и торможении двигателя в процессе отработки рассогласования возникают рывки, которые при большой массе объекта управления приводят к раскачке шасси и, как следствие, к увеличению продолжительности и ухудшению качества переходного процесса. Known systems [1, 2]. Their disadvantages are low fast action and the quality of the transition process. This is due to the fact that in known devices during acceleration and deceleration of the engine during mismatch processing jerks occur, which with a large mass of the control object lead to a buildup of the chassis and, as a result, to an increase in the duration and degradation of the quality of the transition process.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является система с переменной структурой [3], принятая за прототип. Она содержит последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, первый детектор, усилитель, блок умножения, усилитель мощности и электродвигатель, электрический выход которого соединен с входом датчика тока, а вал - с валом датчика скорости и входным валом редуктора, выходной вал которого связан с входом объекта управления и датчика положения, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласования, соединенного выходом с первым входом первого сумматора, подключенного выходом через первый релейный блок к второму входу блока умножения, второй релейный блок, соединенный входом с выходом датчика скорости и с первым входом второго сумматора, а выходом - с вторым входом второго сумматора, подключенного выходом к первому входу третьего сумматора, соединенного вторым входом с выходом датчика тока, а выходом - с входом интегратора, второй детектор, соединенный входом с выходом второго сумматора, а выходом - с вторым информационным входом усилителя, причем выход интегратора соединен с вторым входом первого сумматора. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a system with a variable structure [3], adopted as a prototype. It contains a serially connected setter, a mismatch meter, a first detector, an amplifier, a multiplication unit, a power amplifier and an electric motor, the electrical output of which is connected to the input of the current sensor, and the shaft is connected to the shaft of the speed sensor and the input shaft of the gearbox, the output shaft of which is connected to the input of the object control and position sensor connected by the output to the second input of the mismatch meter connected by the output to the first input of the first adder connected by the output through the first relay block to the second at the input of the multiplication unit, a second relay unit connected by an input to the output of the speed sensor and the first input of the second adder, and by an output - from the second input of the second adder, connected by the output to the first input of the third adder, connected by the second input to the output of the current sensor, and the output - with an integrator input, a second detector connected by an input to the output of the second adder, and an output with a second information input of the amplifier, the output of the integrator connected to the second input of the first adder.
Недостатком этого устройства является то, что в начале отработки рассогласования и при подходе к согласованному положению возникают резкие изменения момента двигателя, которые приводят к рывку объекта управления. При большой массе объекта управления его рывки приводят к колебаниям шасси и, как следствие, к увеличению времени и ухудшению качества переходного процесса. The disadvantage of this device is that at the beginning of the development of the mismatch and when approaching the coordinated position, sharp changes in the engine torque occur, which lead to a jerk of the control object. With a large mass of the control object, its jerks lead to chassis vibrations and, as a result, to an increase in time and a deterioration in the quality of the transition process.
Изобретение направлено на повышение быстродействия и улучшение качества переходного процесса. The invention is aimed at improving performance and improving the quality of the transition process.
Сущность изобретения заключается в следующем. Наведение инерционных объектов, размещаемых на самоходном шасси, осуществляется приводами, замкнутыми по положению объекта в инерциальной системе координат. Для сокращения времени переходного процесса при отработке рассогласований в известных устройствах стремятся обеспечить быстрый разгон и быстрое торможение объекта управления при подходе к согласованному положению. Однако при большой массе объекта управления быстрые разгоны и торможения вызывают раскачку шасси. В силу своей специфики приводы наведения, предназначенные для работы во время стоянки самоходного комплекса, не способны отработать качку шасси с высокой точностью, что в результате приводит к существенному увеличению времени переходного процесса. Таким образом, повысить быстродействие и улучшить качество переходного процесса можно путем введения в систему управления корректирующих устройств, обеспечивающих плавные разгоны и торможения объекта управления за счет ограничения скорости изменения момента двигателя. С другой стороны, ограничение скорости нарастания момента двигателя не должно приводить к заметному увеличению времени, затрачиваемого на преодоление статического момента нагрузки при отработке малых начальных рассогласований. The invention consists in the following. Guidance of inertial objects placed on a self-propelled chassis is carried out by drives closed by the position of the object in the inertial coordinate system. To reduce the time of the transition process when working out mismatches in known devices, they strive to provide fast acceleration and fast braking of the control object when approaching the agreed position. However, with a large mass of the control object, rapid acceleration and braking cause the chassis to swing. Due to its specificity, guidance drives intended for operation during the parking of the self-propelled complex are not able to work out the rolling of the chassis with high accuracy, which as a result leads to a significant increase in the transition process time. Thus, it is possible to increase the speed and improve the quality of the transition process by introducing corrective devices into the control system that provide smooth acceleration and braking of the control object by limiting the rate of change of the engine torque. On the other hand, limiting the slew rate of the engine torque should not lead to a noticeable increase in the time taken to overcome the static load moment when practicing small initial mismatches.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что
Вариант 1 в систему управления инерционным объектом, содержащую задатчик, измеритель рассогласования, первый вход которого соединен с выходом задатчика, интегратор, первый сумматор, второй сумматор и последовательно соединенные усилитель мощности и двигатель, механически связанный с входом датчика скорости и входом объекта управления, механически связанного с входом датчика положения, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласования, включены
нелинейное корректирующее звено, вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, а выход - с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости, логический блок, вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, блок усиления с переменным коэффициентом передачи, информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора, управляющий вход - с выходом логического блока, а выход подключен к входу интегратора, и масштабный усилитель, вход которого подключен к выходу блока усиления с переменным коэффициентом передачи, а выход - к первому входу второго сумматора, вторым входом соединенного с выходом интегратора, а выходом - с входом усилителя мощности.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that
non-linear corrective link, the input of which is connected to the output of the mismatch meter, and the output is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the output of the speed sensor, a logic block whose input is connected to the output of the mismatch meter, a gain unit with a variable transmission coefficient, information input which is connected to the output of the first adder, the control input is connected to the output of the logic unit, and the output is connected to the input of the integrator, and a large-scale amplifier, the input of which is connected to the output of the unit amplification with a variable transfer coefficient, and the output - to the first input of the second adder, a second input connected to the output of the integrator, and the output - to the input of the power amplifier.
Вариант 2 в систему управления инерционным объектом, содержащую задатчик, измеритель рассогласования, первый вход которого соединен с выходом задатчика, интегратор, первый сумматор, второй сумматор и последовательно соединенные усилитель мощности и двигатель, механически связанный с входом датчика скорости и входом объекта управления, механически связанного с входом датчика положения, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласования, включены
нелинейное корректирующее звено, вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, а выход - с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости, логический блок, первый вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, а второй вход подключен к выходу датчика скорости, блок усиления с переменным коэффициентом передачи, информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора, управляющий вход - с выходом логического блока, а выход подключен к входу интегратора, и масштабный усилитель, вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход - к первому входу второго сумматора, вторым входом соединенного с выходом интегратора, а выходом - с входом усилителя мощности.
non-linear corrective link, the input of which is connected to the output of the mismatch meter, and the output is connected to the first input of the first adder, the second input of which is connected to the output of the speed sensor, a logic unit, the first input of which is connected to the output of the mismatch meter, and the second input is connected to the output of the speed sensor , a gain block with a variable transmission coefficient, the information input of which is connected to the output of the first adder, the control input is connected to the output of the logic block, and the output is connected to the integrator input, and -scale amplifier, whose input is connected to the output of the first adder, while the output - to the first input of the second adder, a second input connected to the output of the integrator, and the output - to the input of the power amplifier.
В заявленном устройстве плавное торможение объекта управления при подходе к согласованному положению обеспечивается нелинейным корректирующим звеном с переменной крутизной, выходной сигнал которого отрабатывается контуром регулирования скорости привода, содержащим интегратор, с высокой степенью точности. Для выполнения данной функции нелинейное корректирующее звено имеет большую крутизну в области малых рассогласований, уменьшающуюся по мере увеличения абсолютного значения рассогласования. Масштабный усилитель включается параллельно интегратору для повышения запасов устойчивости контура регулирования скорости привода и тем самым способствует улучшению качества переходного процесса. За счет включения интегратора в контур управления скоростью привода обеспечивается также плавность нарастания момента двигателя в начале отработки рассогласования и, как следствие, плавность разгона объекта управления. Блок усиления с переменным коэффициентом передачи позволяет совместить плавный разгон объекта управления при отработке больших рассогласований с отсутствием длительной задержки на преодоление статического момента нагрузки при отработке малых начальных рассогласований. Управление изменением коэффициента передачи производится логическим блоком по сигналу рассогласования в первом варианте и сигналам рассогласования и скорости привода во втором варианте. Таким образом, совокупность перечисленных элементов, соединенных описанным выше способом, обеспечивает плавные разгон и торможение объекта управления в переходном процессе, что исключает раскачку шасси, и вследствие этого позволяет повысить быстродействие и качество переходного процесса. In the claimed device, smooth braking of the control object when approaching the coordinated position is provided by a nonlinear correction link with variable slope, the output signal of which is processed by the drive speed control loop containing an integrator with a high degree of accuracy. To perform this function, the nonlinear correction link has a large slope in the region of small mismatches, decreasing as the absolute value of the mismatch increases. A large-scale amplifier is connected in parallel with the integrator to increase the stability margins of the drive speed control loop and thereby improve the quality of the transient. By including the integrator in the drive speed control loop, the engine torque is also gradually increasing at the beginning of the mismatch and, as a result, the acceleration of the control object is smooth. The gain block with a variable transmission coefficient allows you to combine the smooth acceleration of the control object during the development of large discrepancies with the absence of a long delay to overcome the static load moment during the development of small initial discrepancies. The change in the transmission coefficient is controlled by the logic unit according to the error signal in the first embodiment and the error signals and drive speed in the second embodiment. Thus, the combination of the above elements connected in the manner described above provides smooth acceleration and braking of the control object in the transition process, which eliminates the buildup of the chassis, and as a result allows to increase the speed and quality of the transition process.
На фиг. 1 и 2 изображено заявляемое устройство (соответственно первый и второй варианты). In FIG. 1 and 2 depict the inventive device (respectively, the first and second options).
Система управления инерционным объектом по первому варианту (фиг. 1) содержит последовательно соединенные задатчик 1, измеритель рассогласования 2, нелинейное корректирующее звено 3, первый сумматор 4, блок усиления с переменным коэффициентом передачи 5, соединенный с входами интегратора 6 и масштабного усилителя 7, второй сумматор 8, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом интегратора 6 и выходом масштабного усилителя 7, усилитель мощности 9, двигатель 10 и объект управления 11. Вход логического блока 12 подключен к выходу измерителя рассогласования 2. Двигатель 10 механически связан с датчиком скорости 13. Объект управления 11 механически связан с входом датчика положения 14, выход которого соединен с вторым входом измерителя рассогласования 2. Выход логического блока 12 соединен с управляющим входом блока усиления с переменным коэффициентом передачи 5. Второй вход первого сумматора 4 соединен с выходом датчика скорости 13. The inertial object control system according to the first embodiment (Fig. 1) contains a serially connected
Система управления инерционным объектом по второму варианту (фиг. 2) содержит последовательно соединенные задатчик 1, измеритель рассогласования 2, нелинейное корректирующее звено 3, первый сумматор 4, блок усиления с переменным коэффициентом передачи 5, интегратор 6, масштабный усилитель 7, вход которого соединен с выходом первого сумматора 4, второй сумматор 8, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом интегратора 6 и выходом масштабного усилителя 7, усилитель мощности 9, двигатель 10 и объект управления 11. Входы логического блока 12 подключены к выходу измерителя рассогласования 2 и выходу датчика скорости 13, механически связанного с двигателем 10. Объект управления 11 механически связан с входом датчика положения 14. Выход датчика положения 14 подключен к второму входу измерителя рассогласования 2. Выход логического блока 12 соединен с управляющим входом блока усиления с переменным коэффициентом передачи 5. Второй вход первого сумматора 4 соединен с выходом датчика скорости 13. The inertial object control system according to the second embodiment (Fig. 2) contains a serially connected
Система управления инерционным объектом по первому варианту (фиг. 1) работает следующим образом. The control system of the inertial object according to the first embodiment (Fig. 1) works as follows.
Задатчик 1 формирует ступенчатое входное воздействие. Измеритель рассогласования 2 по сигналу входного воздействия и сигналу датчика положения 14 вырабатывает сигнал рассогласования, который поступает на входы нелинейного корректирующего звена 3 и логического блока 12. При отработке малого рассогласования, не превышающего 0,5-1o, логический блок 12 выдает команду на блок усиления с переменным коэффициентом передачи 5 на установку увеличенного коэффициента передачи по информационному входу, что обеспечивает малую задержку на преодоление статического нагрузочного момента и за счет этого быструю отработку рассогласования.The
При отработке большого рассогласования (больше 0,5-1o) логический блок 12 выдает команду на блок усиления с переменным коэффициентом передачи 5 на установку малого коэффициента передачи. При этом на вход усилителя мощности 9 через сумматор 8 поступают сигналы с выходов масштабного усилителя 7 и интегратора 6. В рабочих режимах максимальный сигнал с выхода масштабного усилителя 7 составляет не более 10-20% от максимального входного сигнала усилителя мощности 8 и не вызывает рывка объекта управления 11, способного привести к колебаниям шасси. Поэтому скорость нарастания сигнала на входе усилителя мощности 8 ограничена малым значением коэффициента передачи блока усиления 5, что обеспечивает плавный разгон объекта управления 11.When practicing a large mismatch (more than 0.5-1 o ), the
При подходе к согласованному положению производится торможение объекта управления. Форма переходного процесса при торможении определяется статической характеристикой нелинейного корректирующего звена 3, обеспечивающей плавное торможение объекта управления 11 без раскачки шасси. При уменьшении величины рассогласования до 0,5-1o логический блок 12 выдает команду на блок усиления с переменным коэффициентом передачи 5 на установление увеличенного коэффициента передачи. Однако, поскольку в этот момент времени сигнал на выходе первого сумматора 4 имеет малое значение, то увеличение коэффициента передачи блока усиления 5 практически не оказывает влияния на динамику подхода системы к согласованному положению.When approaching the agreed position, the control object is braked. The shape of the transient during braking is determined by the static characteristic of the
Система управления инерционным объектом по второму варианту (фиг. 2) работает следующим образом. The control system of the inertial object according to the second embodiment (Fig. 2) works as follows.
Задатчик 1 формирует ступенчатое входное воздействие. Измеритель рассогласования 2 по сигналу входного воздействия и сигналу датчика положения 14 вырабатывает сигнал рассогласования, который поступает на входы нелинейного корректирующего звена 3 и логического блока 12. Логический блок 12 анализирует величину и знак сигнала рассогласования, а также величину и знак сигнала на выходе датчика скорости 13. Если объект управления неподвижен или движется в направлении удаления от согласованного положения, о чем свидетельствуют противоположные знаки сигнала рассогласования и сигнала на выходе датчика скорости 13, то логический блок 12 выдает команду на установку увеличенного коэффициента передачи блока усиления с переменным коэффициентом передачи 5. При этом происходят ускоренное нарастание сигнала на входе усилителя мощности 9 и быстрое нарастание момента двигателя 10 до величины, достаточной для преодоления статического момента нагрузки. При преодолении нагрузочного момента объект управления 11 начинает движение к согласованному положению. Логический блок 12 выдает команду на установку малого коэффициента передачи блока усиления 5, что обеспечивает ограничение скорости дальнейшего нарастания момента двигателя 10 и плавный разгон объекта управления 11. Плавное торможение объекта управления 11 при подходе к согласованному положению производится аналогично первому варианту. The
В предлагаемом изобретении при практической реализации могут быть использованы известные схемные реализации нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной, блока усиления с переменным коэффициентом передачи и логического блока. Предлагаемое изобретение экспериментально проверено в реально действующей системе управления инерционным объектом, установленным на самоходном колесном шасси. In the present invention, in practical implementation, well-known circuit implementations of a nonlinear correction link with a variable slope, a gain block with a variable transmission coefficient, and a logical block can be used. The present invention is experimentally tested in a real-life control system of an inertial object mounted on a self-propelled wheeled chassis.
Список литературы
1. Патент РФ N 2071164 от 22.06.92, МПК6 H 02 P 5/06, G 05 В 11/16.List of references
1. RF patent N 2071164 from 06.22.92, IPC 6 H 02
2. Заявка на изобретение РФ N 95114272/07 от 08.08.95, МПК6 H 02 P 5/06.2. Application for the invention of the Russian Federation N 95114272/07 from 08.08.95, IPC 6 H 02
3. А.С. СССР N 1487686 от 07.12.87, МПК6 G 05 В 13/02.3. A.S. USSR N 1487686 dated 07.12.87, IPC 6 G 05
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99118324/09A RU2169938C2 (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | System controlling sluggish object ( versions ) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99118324/09A RU2169938C2 (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | System controlling sluggish object ( versions ) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2169938C2 true RU2169938C2 (en) | 2001-06-27 |
RU99118324A RU99118324A (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=20224227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99118324/09A RU2169938C2 (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | System controlling sluggish object ( versions ) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2169938C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795844C1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-05-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Inertial object guidance control system |
-
1999
- 1999-08-23 RU RU99118324/09A patent/RU2169938C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795844C1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-05-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Inertial object guidance control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6861816B2 (en) | Positional control of a controlled object during movement initiation | |
ES395738A1 (en) | Method and apparatus for moving a shaft into a predetermined angular position | |
CN101978252B (en) | Vehicle velocity control device | |
US4901624A (en) | Hydraulic driving device | |
JPS63291769A (en) | Control device for electric power steering gear | |
CN110116730A (en) | A kind of vehicle brake control method, system, equipment and medium | |
RU2169938C2 (en) | System controlling sluggish object ( versions ) | |
CN104158446B (en) | Positioner | |
CA2110208A1 (en) | Method and System for Estimating Inertia of 2-Mass System During Speed Control | |
RU2181660C2 (en) | Apparatus for controlling drive mechanism of robot | |
US4864209A (en) | Negative feedback control system | |
RU12895U1 (en) | Inertial object management system | |
US11465512B2 (en) | Drive force control method and drive force control apparatus | |
SE8902893D0 (en) | SAVE TO DRIVE VEHICLES | |
RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
KR870009351A (en) | 3-beam optical pickup diffraction grating control system | |
RU2537256C1 (en) | Inertial object guidance control system | |
RU2725449C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2111159C1 (en) | Transportation mechanism positioner | |
JPH07123762A (en) | Motor drive device | |
SU714350A1 (en) | Control system | |
JP3071992U (en) | Circuit device that converts non-linear output displacement using signal speed of displacement detector as a parameter | |
JPS5872389A (en) | Position and speed controller with motor | |
JPH01204112A (en) | Speed controller | |
JPS60515A (en) | Positioning device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040824 |