SU650052A1

SU650052A1 - Method of shaping control signal in automatic control systems

Info

Publication number: SU650052A1
Application number: SU762409234A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Гришин; Алексей Иванович Ловцов; Тамара Васильевна Марцинкевич; Вадим Александрович Содонский; Антонина Петровна Фролова
Original assignee: Предприятие П/Я А-1001
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1976-10-04
Publication date: 1979-02-28

Description

Эта цель достигаетс тем, что определ ют динамическую составл ющую командного сигнала и в интервале времени, на котором знаки величины динамической составл ющей и ее производной различны, сравнивают нроизводные командного сигнала и выходной координаты. На фиг. 1 изображен график зависимости сигналов управлени от времени при известном способе управлени ; на фиг. 2- график реакции след щей системы на смещенный командный сигнал; на фиг. 3- пример реализации способа в рулевом приводе согласно изобретени ; на фиг. 4 и 5 - переходные процессы в системе управлени движением космического аппарата; па фиг. 6 - области устойчивости в плоскости параметров автомата стабилизации. Дл по снени сущности способа необходимо ответить на вопрос - нужно ли продолжать слежение за комапдпым сигналом на интервале /i-/2 (фиг. 1), когда скорость и сама величина командного сигнала различны по знакам бком-бком 0. Дл такого рода систем, дл которых предназначен способ, примен етс рулевой привод исполнительных органов, вл ющийс непрерывной след щей системой системой слежени фактического отклонени исполнительного органа за задаваемой величиной командного сигнала. Главное динамическое ограничение в системах слежени - ограниченна скорость привода, обусловленна его ограниченной мощностью. Общий недостаток способов управлени непрерывных след щих систем заключаетс в ограничении скорости слежени , когда при небольщих сигналах (в линейной зоне скоростной характеристики привода) рулевой привод обеспечивает слежение за командным сигналом, а при увеличе}1ии сигнала (в зоне насыщени по скорости) слежение происходит с запаздыванием. Этот процесс в след щей системе привода при работе его в зоне насыщени скоростной характеристики иллюстрируетс на фиг. 1, где прин ты следующие обозначени : бком - командный сигнал, вл ющийс гармонической функцией; б - ответна реакци системы - отклонение исполнительного органа при ограниченной скорости слежени . На фит. 1 видно несоответствие командного и ответного сигналов по знакам, вл ющеес следствием запаздывани в системе слежени : командный сигнал на интервале времени требует отрицательного знака унрав.т ющего воздействи , а ответна реакци привода - положительна . Это обсто тельство вызывает увеличение огнибки вплоть до неустойчивости управлени . Так как командный сигнал отражает требуемое управление аппаратом и уменьше ие его roBopJrr о том, что фак7пческое, существующее на данный момент, упразл юи;ее воздействие велико, то станет очевидиым и ответ ла иоставлепный вопрос: на нисход щей ветви командного сигнала не следует осуществл ть слежени за самой величиной команд}юго сигнала, а необходимо вести слежение за его скоростью. Поэтому смещение командного в интервале ;i - /2 ча величину накопивнлегос рассогласовани A(i) между требуемым бко.м (i) и фактическим рулем 6(/i): A(,)-WW-4A) обеспечит нужное движение ру.т - у.мсньнгающее управл ющее воздействие, т. е. как раз требуемое слежение за скоростью командного сигна.та. На фиг. 2 показана реакци след щей системы привода при таком смещении. Смещенный команд}1ый сигнал обозначен При таком управлении приводом можно полностью исключить запаздывание в след щей систел5с iicjabuci, от амплитуды входного сигнала и ограничени скоростной характеристики привода. Формирование динамической сос1авл ющей командного сигнала. Эта операци заключаетс в исключении из командного сигнала статической составл ющей . Например, если командный сигнал на привод рулевых сонл КА сформирован в виде «ком Ki,v + к у + K-j + K,y, где KV - коэффициент передачи автомата стабилиза1и1и по еигналу тангажа; Ki --- коэффициент передачи по сигналу угловой скорости; V - угол отклонени КА в плоскости тангажа; К - координата перемещени КА, то в установивщемс режиме отклонение рулсзых сопл б обусловлено составл ющей сигнала KyYДи1 а: 1ическа составл юща в этом c;iyчае определитс как , + КУ + К-. Выделение време)1ного интервала, на котором знаки динамической составл ющей и скорости различны. Эта операци состоит в онределении разности текущего и предшествующего значений динамической составл ющей, сравненн знака полученной разности со знаком амой составл ющей. Несовпадение знаков и определ ет временной интервал, где треуетс осуществл ть слежение за скоостью командного сигнала, а не за величиной его.This goal is achieved by determining the dynamic component of the command signal and in the time interval in which the signs of the value of the dynamic component and its derivative are different, compare the derivative of the command signal and the output coordinate. FIG. 1 shows a graph of control signals versus time with a known control method; in fig. 2 is a graph of the response of the servo system to an offset command signal; in fig. 3 illustrates an example implementation of a method in a steering gear according to the invention; in fig. 4 and 5 - transients in the spacecraft motion control system; pas figs. 6 - areas of stability in the plane of the parameters of the automaton of stabilization. To clarify the essence of the method, it is necessary to answer the question of whether it is necessary to continue tracking the comma signal on the interval / i- / 2 (Fig. 1), when the speed and the command signal itself are different in signs bkom-bkom 0. For such systems, for which the method is intended, the actuator steering actuator is used, which is a continuous tracking system for monitoring the actual deviation of the actuator by the specified value of the command signal. The main dynamic limitation in tracking systems is the limited speed of the drive due to its limited power. A common disadvantage of controlling continuous tracking systems is the limitation of tracking speed, when with small signals (in the linear zone of the drive speed characteristic) the steering drive provides tracking of the command signal, and with an increase in the signal (within the saturation zone), lag. This process in the servo drive system when operating in the saturation zone of the velocity response is illustrated in FIG. 1, where the following notation is used: side - command signal, which is a harmonic function; b - system response — deviation of the actuator at a limited tracking speed. On the fit. Figure 1 shows the mismatch between the command and response signals by the signs, which is a consequence of the delay in the tracking system: the command signal at a time interval requires a negative signaling effect, and the response of the drive is positive. This circumstance causes an increase in the flare up to a control imbalance. Since the command signal reflects the required control of the device and reduces its roBopJrr that the actual problem exists at the moment, its effect is great, the following question will become obvious and the answer: the downstream branch of the command signal should not be performed tracking the very size of the commands} of the south signal, and it is necessary to monitor its speed. Therefore, the command offset in the interval; i - / 2 cha, the accumulative mismatch A (i) between the required boom (i) and the actual steering wheel 6 (/ i): A (,) - WW-4A will provide the desired movement. - ussnngatelnoe control action, i.e. just the required tracking speed command signal. FIG. Figure 2 shows the response of the servo drive system at this bias. Offset command} 1st signal is indicated. With this drive control, it is possible to completely eliminate the delay in the tracking system iicjabuci from the amplitude of the input signal and the limitation of the speed characteristic of the drive. Formation of a dynamic reference signal command. This operation consists in excluding the static component from the command signal. For example, if the command signal to the steering gear driver is formed in the form “Ki, v + k + k-j + K, y, where KV is the transfer coefficient of the automatic stabilizer on the pitch signal; Ki --- angular velocity signal transmission coefficient; V is the angle of deviation of the spacecraft in the pitch plane; K is the coordinate of the movement of the spacecraft, then in the steady-state mode the deviation of the nozzles b is due to the component of the signal KyYDi1 a: The primary component in this c is determined; Time allocation of the 1 interval, in which the signs of the dynamic component and the velocity are different. This operation consists in determining the difference between the current and previous values of the dynamic component, compared with the sign of the obtained difference with the sign of the component. The mismatch of characters and determines the time interval where it is necessary to monitor the speed of the command signal, and not its value.

Работа след щей системы привода.Operation of the follow drive system.

При совпадении знаков динамической составл ющей командного сигнала н скорости его (восход ща ветвь) бд,ш-бд„н 0 производитс обычное слежение рул за командным сигналом; ощибка рассогласовани в следующей системе привода А()бком(0-МО поступает в запоминающее устройство.If the signs of the dynamic component of the command signal and the speed of its (ascending branch) DB coincide, bbd n0, the usual tracking of the rudder by the command signal is performed; Mismatch error in the next drive system A () side (0-MO enters the storage device.

В случае различных знаков динамической составл ющей командного сигнала и егоскорости (нисход ща ветвь)In the case of different signs of the dynamic component of the command signal and its velocity (descending branch)

бдшгбд ш ;0 из командного сигнала вычитаетс накопивща с погрешность слежени Л(г), запомненна на момент смены знака скорости командного сигнала. При этом поступление сигнала ошибки рассогласовани A(f) в запоминающее устройство Прерываетс . Оно хранит ошибку слежени , накопленную на предыдущем этапе, котора вл етс величиной посто нного смещени командного сигнала. Таким образом, устран етс начальна ошибка рассогласовани в системе привода и происходит слежение за скоростью изменени командного сигнала.bdshgd sh; 0 from the command signal is subtracted by accumulating with the tracking error L (r), memorized at the moment of changing the sign speed of the command signal. In this case, the error error signal A (f) enters the memory device. It is interrupted. It stores the tracking error accumulated in the previous step, which is the magnitude of the constant offset of the command signal. In this way, the initial error in the drive system is eliminated and the rate of change of the command signal is monitored.

В случае обеспечени хорошего слежени за командным сигналом ошибка рассогласовани A(t) близка к нулю. Поэтому след ща система привода плавно переходит к обычной структуре на установившемс режиме работы системы управлени .In the case of ensuring good tracking of the command signal, the error of the error A (t) is close to zero. Therefore, the tracing drive system smoothly transitions to a conventional structure in a steady state control system operation.

Возможна реализаци способа в аналоговом варианте системы показана на фиг. 3, где функциональна схема содержит след щую систему рулевого привода 1, блок 2 формировани динамической составл ющей командного сигнала, блок 3 выделени временного интервала, на котором знаки динамической составл ющей и скорости ее различны, ограничитель 4 командного сигнала, запоминающее устройство ошибки рассогласовани , выполненное на интегрирующем операционном усилителе 5, коммутационные блоки 6 и 7 выполнены на реле. Положение реле соответствует работе системы дл случа смещени командного сигнала.A possible implementation of the method in an analog version of the system is shown in FIG. 3, where the functional diagram contains the following system of the steering actuator 1, the block 2 of forming the dynamic component of the command signal, the block 3 of allocating the time interval in which the signs of the dynamic component and speed are different, the limiter 4 of the command signal, the error error memory on the integrating operational amplifier 5, the switching blocks 6 and 7 are made on the relay. The position of the relay corresponds to the operation of the system in case of a command signal offset.

Эффективность применени предлагаемого способа иллюстрируетс на фиг. 4 и 5. На фиг. 4 показан переходной процесс в системе управлени движением КАThe effectiveness of the proposed method is illustrated in fig. 4 and 5. In FIG. 4 shows the transition process in the spacecraft motion control system.

при отработке начальных возмущений дл обычного варианта работы автомата стабилизации . На фиг. 5 представлен переходной процесс в случае применени способа при том же начальном отклонении аппарата и сохранении тех же передаточных чисел и структуры автомата стабилизации . Как видно из представленной иллюстрации , одно это изменение след щей системы привода позволило существенно увеличить устойчивость и подн ть качество управлени .when developing the initial disturbances for the usual variant of the operation of the automatic stabilization machine. FIG. 5 shows the transition process in the case of applying the method with the same initial deviation of the apparatus and maintaining the same gear ratios and the structure of the automatic stabilization machine. As can be seen from the illustration, this change in the tracking system of the drive alone has significantly increased the stability and raised the quality of control.

Полученный процесс также подтверждает утверждение о расширении области допустимых возмущений, отрабатываемых системой .The resulting process also confirms the statement about the expansion of the range of permissible perturbations worked out by the system.

На фиг. 6 показаны области устойчивости в плоскости параметров автомата стабилизации. Пунктиром обозначена область устойчивости системы дл известной структуры автомата стабилизации; сплошной линией - дл случа применени предлагаемого способа. Увеличение области устойчивости системы в случае применени способа позволит выбирать больщие передаточные числа в автомате, обеспечива большее быстродействие и иовышение точности управлени .FIG. 6 shows the regions of stability in the plane of the parameters of the automaton of stabilization. The dotted line indicates the stability region of the system for the known structure of the automaton; solid line - for the case of the application of the proposed method. Increasing the stability region of the system in the case of applying the method will allow you to choose large gear ratios in the machine, providing greater speed and increasing control accuracy.

30thirty

Claims

Invention Formula

The method of shaping the control signal in automatic control systems by generating a command signal and comparing it with the output coordinate of the system, characterized in that, in order to increase the control accuracy, the dynamic component of the command signal is determined in the time interval on which the signs of the dynamic derivative and its derivative are different, compare the derivatives of the command signal and the output coordinate.

Information sources,

taken into account during the examination 1. USSR copyright certificate № 399825, cl. G 05B 11/01, 1971.

2. Kotelnikov V. A. Improving the stabilization of control systems at a limited servo speed using a memory device. "Automation and Remote Control No. 4, 1957.

. 5.5kop

comm

/

t