SU1589254A1 - След ща система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и может быть использовано в системах с оптимальными по быстродействию переходными процессами, например в системах слежени  за положением в робототехнических системах, в радиолокационных системах слежени  за целью и других след щих системах широкого профил . Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  след щей системы и расширение области применени . След ща  система содержит элемент 1 сравнени , усилитель 2, первый сумматор 3, корректирующее звено 4, усилитель мощности 5, исполнительный механизм 6, блок 7 формировани  управл ющего сигнала, масштабный усилитель 8, второй сумматор 9, блок 10 формировани  начальных условий, третий сумматор 11, блок 12 слежени -хранени  (информации), ключ 13, блок 14 компенсации нулей передаточной функции след щей системы, блок 15 формировани  модул  сигнала, блок 16 компараторов, первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20, п тый 21 и шестой 22 элементы И-НЕ. 10 ил.

Description

рой выход блока 7. Ключ 24 работает по -алгоритму: при положительном значении скачка вход ключа соедин етс  с преобразователем 26, при отрицательном - с входом преобразовател  27. Сигнал q поступает на второй вход сумматора 3, вследствие чего начинаетс  разгон исполнительного механизма 6 с максимальной скоростью, на первый вход блока 15 формировани  модул  сигна-

ла, вследствие чего на первом выходе блока 16 компараторов формируетс  синал о, который проходит через элементы 17-19 и формирует сигнал 1 на втором входе усилител  8, благода- р  чему подключаетс  сигнал с выхода блока 7 формировани  управл ющего сигнала на вход сумматора 9 с коэффициентом масщтабировани , определ емым коэффициентом передачи усилител  8. На второй вход блока 10 формировани  начальных условий поступает сигнал О с выхода элемента 18, вследствие чего снимаетс  обнуление блока 10. При этом блок 12 слежени -хранени  информации работает в режиме слежени , ключ 13 разомкнут О, поступающим с элемента 22.

На выходе блока 10 формируетс  переменный во времени амплитуде (при апериодическом звене - экспоненциальный ) , пропорциональный значению сигнала q и сигналу с вьпсода усилител  8, причем его динамической

ЗО ,45

40

вход элемента 22, на выходе которог формируетс  О, перевод щий блок 12 в режим слежени , а ключ 13 - в состо ние Выключено, т.е. разомкнутое.

Блок 10 переходит в режим обнулени  при по влении на выходе блока 14 ненулевого сигнала, а, значит, О на третьем выходе блока 16 компараторов . При этом усилитель 8 переходит в начальное состо ние, так как на его второй вход поступает О, перевод щий входной ключ на транзисторах 38 и 39 в разомкнутое состо ние. Таким образом, на выходе блока 14 и на третьем входе сумматора 3 формируетс  Ьйгнал управлени  на втором интервале управлени , переменный по амплитуде и определ емый параметрами блока 14 и значением выходного сигнала сумматора 11 в момент окончани  первого интервала управлени .

На временной диаграмме работы след щей системы (фиг.10) представлены: а - вариант изменени  входного сигна- 0 ла; б - выходной сигнал блока 7 по первому выходу; в - сигнал на выходе блока 10; г - сигнал на выходе элемента 22; д - сигнал на выходе блока 14; е - сигнал на выходе элемента 18; к - сигнал на выходе элемента 19; - сигнал на выходе след щей системы. Например, дл  след щей системы, передаточна  функци  которой имеет вид

5

WjCS)

K(T,S + )

/(Tj- T,)/(T2.S +1);

( I)(TS + 1) -К(Тг,- Тз)

W,,(,,- ; W,,;

причем Tj,T ; T, T,; W2 I; W ,

- K,(T;S-H)/S, Ь 1; W K,,/( + W (T,- Т,)5/(Тз5 + 1). )

передаточные функции элементов компен- сационного канала определ ютс Сигнал управлени , поступающий на

сумматор 3, определ етс  следующим выW , -l/K; W, 1; W,p К( Т;.,)/ ° ражением

q

t

1

q,(t)

U,(t) t,t t.j, 0

t rt CO .,

0 t t,

T,- Tj -i/r, U,,(t,) t, rt tj,

0,

; j :t c;, ЗТj .

0 t t,

T,- Tj -i/r, U,,(t,) t, rt tj,

0,

; j :t c;, ЗТj .

Выходной сигнал след щей системы име- ет вид при U(t о

(S)

20

к(т.

sa sTlMTaS 1)

п ., 1

- Тз(Т,3 + l)(Tj,S + 1)

,,

t

o(S)

30

соответствует при U;,, (t)o(

q,K(l +C,e-« i + C., 0 t .t,,

(e - )

/5(t)

U,,(t,)K t -o.t

- о

t,,

I 0(t) ,

где

,--i-; ,-4: c,. Тг

rr

Td

T/

1 Т l/l 1

Следовательно, по быстродействию оптимизируетс  система без дифферен- циальной составл ющей, представл ющей нуль передаточной функции,котора  компенсируетс  на втором интервале управлени , вследствие чего система, описываема  передаточной функцией, со- держащей нуль, оптимизируетс  по быстродействию , благодар  чему повышаетс  ее быстродействие.

Таким образом, дл  обеспечени  оптимального по быстродействию управле- ни  используютс  два интервала управлени : первый, на котором амплитуда сигнала управлени  посто нна , и второй , на котором амплитуда сигнала ,,

t

t,, .

)

о

t,,

t5,0:3T3,

равлени  измен етс  во времени (уменьшаетс  по абсолютной величине) и так как по отношению-к второму и третьему входам первого сумматора система  вл етс  интегро-дифференцирующей, т.е. содержащей в передаточной функции нули, разгону системы под действием управл ющего сигнала первого интервала помогает дифференцирующа  составл юща , дл  компенсации которой на втором интервале управлени  формируетс  переменный по амплитуде сигнал блоком компенсации нулей передаточной функции.

Благодар  этому в след щей системе исключаетс  перерегулирование, которое всегда присутствует при наличии дифференциальной компоненты в правой части дифференци;1льного уравнени , описыва ющего следующую систему, соответствующей нулю передаточной функции системы, и след ща  система станвитс  оптимальной по быстродействию в переходном , а в установившемс  - имеет высокую точность за счет наличи  интегральной составл ющей в передаточной функции корректирующего звена, вследствие чего повышаетс  качество след щей системы при повышении ее быстродействи  за счет введени  режима оптимального быстродействи  дл  систем, описываемых передаточной функцией, содержащей нули.

Таким образом, в предлагаемой еле- д щей системе по сравнению с прототипом повьшено быстродействие за счет применени  оптимального по быстродействию управлени  при расширении ее

технических возможностей за счет вве

дени  компенсационного канала, позвол ющего оптимизировать по быстродействию след щие системы с ПИД-регу- л терами в контуре или системы, объект управлени  которых описывает- с  передаточной функцией, содержащей нули, благодар  чему повышаетс  быстродействие след щей системы при расширении ее технических возможностей,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   След ща  система, содержаща  элемент сравнени , суммирующий ход которого  вл етс  задающим входом системы и соединен с входом блока формировани  управл ющего сигнала, выход элемента сравнени  через усилитель подключен к первому входу перног-о сумматора , выход первого сумматора через последовательно соединенные корректирующее звено и усилитель мощности подключен к входу исполнительного механизма , выход которого  вл етс  выходом системы и соединен с вычитаюпдам входом элемента сравнени , первый выход блока формировани  управл ющего сигнала св зан с вторым входом первого) сумматора, отли чающа с  тем, что, с целью повьшшни  быстродействи  и расширени  области применени , в нее дополнительно введены, блок компараторов, блок формирователей модул  сигнала, масштабный усилитель , второй и третий сумматоры,блок

   , Q |с

   20

   5

   5

   0

   ,. ,

   формировани  начальных условий,блок компенсации нулей передаточной функции системы, блок слежени -хранени , ключ, а также первый-шестой элементы И-НЕ, причем второй выход -блока формировани  управл ющего сигнала соединен с информационным входом масштабного усилител ,вход разрешени  которого св зан с выходом третьего элемента И-НЕ, а выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров , второй вход второго сумматора соединен с первым выходом формировани  управл ющего сигнала, первым входом блока формирователей модул  сигнала и вторым входом первого сумматора, выход второго сумматора подключен к информационному входу блока формировани  начальных условий, выход которого св зан с вторым входом третьего сумматора и вторым входом блока формирователей модул  сигнала, третий вход которого подключен к выходу блока компенсации нулей передаточной функции системы и третьему входу первого сумматора , первый, второй и третий выходы блока формирователей модул  сигнала соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока компараторов , первый выход которого св зан с первыми входами первого и п того элементов И-НЕ, второй выход св зан с вторым входом первого и входом четвертого элементов И-НЕ, а третий выход - с первыми входами второго и шестого элементов И-НЕ, вькод первого элет мента И-НЕ соединен .с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого св зан с входом обнулени  блока формировани  начальных условий и входом третьего элемента И-НЕ, выход четвер- того элемента И-НЕ подключен к второму входу п того элемента И-НЕ, выход которого св зан с вторым входом шестого элемента И-НЕ, вьпсод третьего сумматора подключен к информационному входу блока слежени -хранени , к управл ющему входу которого подключены выход шестого элемента И-НЕ и управл ющий вход ключа, выход блока слежени - хранени  соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с входом блока компенсации нулей передаточной функции системы.

   Гс

   11

   29

   -|J4

   -к

   5

   От 22

   55 J

   Фиг. 5

   От

   О т 19

   «;&i/.

   52

   /Г/5

   От 18

   OmQ

   Фиг. 5

   От 15

   ФиеЛ

   Kllf 15

   К 5)15

   Фиг.6

   75 15

   7

   Z1

   77

   a Kid a

   74

   76 5

   tibtW (14

   в K16

   Фиг, 8

   Sf КЛ;20

   a

   eiK18j22