SU842711A1 - След ща система - Google Patents

Description

(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и управлению и может найти применение в тех систе мах автоматического регулировани , где присутствуют нелинейные элемен ты и блоки. Известна след ща  система, содержаща  последовательно соединенные первый сумматор, первый и второй усилитель, второй сумматор, нелинейный блок, двигатель и редуктор, выхо которого соединен с одним из входов первого сумматора, а выход первог.о усилител  через последовательно соединенные реле и делитель соединен со вторым входом второго сумматора Точность такой системы обеспечиваетс  только в линейной зоне работы нелинейного элемента и резко снижаетс  при сигналах ошибки, выход щих за пределы линейной зоны. . Известна след ща  система, содержаща  последовательно соединенные . первый сумматор, усилитель, второй сумматор, третий сумматор, нелинейный инерционный блок, четвертый сумматор , двигатель, выход которого соединен с одним входом первого.сумматора , выход которого через последовательно соединенные п тый сумматор , первый и второй дифференциатор подключен ко второму входу второго суьматора, выход первого дифференциатора соединен с третьим входом второго сумматора и через реле - со вторым входом четвёртого сумматора и входом делител , выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора,выход второго сумматора через последовательно соединенные первую и вторую модель соединен со вторым входом п того .сумматора Недостатком известной системы  вл етс  неточность воспроизведени  входного сигнала вследствие того, что на вход нелинейного блока поступает не .только усиленный сигнал ошибки, но и сигнал с выхода разокнутого кана-

38

ла по задающему воздействию, включаю щего два последовательных дифференцирующих блока, поэтому при быстрых изменени х задающего воздействи  на выходе этого канала возникают кратковременные импульсы, большой амплитуды , перевод щие нелинейный элемент в режим насыщени . Ошибка комбинированной след щей системы при наличии в замкнутом контуре нелинейного элемента резко возрастает. Это увеличение ошибки объ сн етс  тем, что недокомпенсированна  ошибка св зью по задающему воздействию становитс  больше, а замкнутой частью системы уменьшаетс  в меньшее число раз, чем в линейной систем.е. Поэтому накладываютс  ограничени  на выбор условий инвариантности дл  входного задшощего ваздействи , что сужает облас применени  системы дл  заданной точности слежени . Кроме того, при насыщении нелинейного элемента з еньшаетс  эквивалентный коэффициент усилени , что приводит к зат гивают переходных процессов и уменьшению быстродействи  всей системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому  вл етс  слд ща  система, содержаща  последовательно соединенные первый сумматор усилитель, второй сумматор, третий сумматор, нелинейный инерционный бло четвертый сумматор и исполнительный двигатель, выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого через последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы соединен со вторым входом второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, а выход через последовательно соединенные модель линеаризованного инерционного блока и реле - со вторым входом третьего сумматора .

Недостатком известной системы  вл етс  ее неточность и быстродействие при быстром изменении сигнала задани .

Цель изобретени  - повьшхение точности и быстродействи  системы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе установлен инерционный блок, вход которого соединен с выходом реле, а выход - со вторым входом четвертого сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема системь ; на фиг. 2 - блок,-с. нелиней14 .

кого инерционного блокад на фиг. 3 характеристика реле; на фиг. А эпй )ры напр жени .

Система содержит, первый сумматор 1, усилитель 2, второй, третий и четвертый сумматоры 3-5, инерционный блок 6, нелинейный инерционный блок 7, исполнительный двигатель 8, первый и второй дифференциаторы 9 и-10, реле 11, делитель 12 напр жени , инерционна  чачть 13 нелинейного блока 7 модель линеаризованного инерционного блока 14, безинерционна  нелинейность 15 нелинейного блока 7, oC(t),fi (t), 0(t), соответственно, задающее воздействие , выходной аигнал и сигнал .рассогласовани .

Работа системы заключаетс  в точном воспроизведении задающего воздействи , которое возможно при равенстве нулю сигнала рассогласований

9(t)oC(t)-B(t)O.Пpи подаче на вход системы (на вход первого сумматора 1) задающего, воздействи  o.(t) на выходе системы формируетс  сигнал, поступающий на другой вход первого сумматора 1, тем самым образу  сигнал рассогласовани  &. (t) на выходе первого сумматора 1, который усиливаетс , предварительным усилителем 2 и через сум .маторы 3 и 4 и нелинейный блок 7 с насьшцением подаетс  на вхад исполнительного двигател  8. Разомкнутый канал управлени  дифференциатора 9 и

10формирует первую и вторую .производные от задающего воздействи  0(t), обеспечива  повьш1ение пор дка астатйзма системы, а следовательно, и точ ности воспроизведени  задающего воздестви . Однако эффективность разомкнутого канала резко падает при наличии нелинейного блока 7 с насьЩ ением. Оп1ика системы увеличиваетс  до недопустимых величин. Нелинейный блок 7 можно представить в виде последователного соединени  инерционной части 13

и безинерционной нелинейности 15 (фиг. 2). Зависимость между входом и выходом-безинерционной нелинейности 15 определ етс  выражением

. Гкх(; ПРИ/x(t)u с/,

LC-si n X(t; ПРИ (X(t;| С//6: ,

Claims (3)

1. где К - коэффициент усилени  безинерционной нелинейности 15 на линейном участке; с - уровень ограничени ; X (t) - вь1ходной сигнал безинерцио ной нелинейности 15. Сигнал на входе безинерционной нелинейности 15 определ етс  выражением x(t)W(p)X0.(t) , где .W(p) - оператор инерционной ча ти 13 нелинейного блока - входной сигнал нелинейно го инерционного блока 7. Физически инерционную и безынер-, ционную части в нелинейном инерционном блоке 7 разделить нельз . Поэтому непосредственно получить сиг нал x(t) нельз . Дл  расширени  линейной зоны нелинейной.инерционного блока 7 необходимо сначала получить x(t) на входе безинерционной нелинейности 15. Дл  этой цели в системе предусмотрена модель линеаризованного инерционного блока 14, пере даточна  функци  которой равна пере даточной функции инерционной части 13 нелинейного инерционного блока 7 %(p)w(p) Полученный сигнал x(t) поступает на реле .11. Выходное напр жение реле 11 Up (фиг.З) определ етс  выр жением Опри |x(t)/ 4 С/К Р I С- 51СГП X(-t)при /x(t)|- С/К о4 v „ Это напр жение через инерционный бло 6 поступает на четвертый сумматор 5 и на-- третий сумматор 4. Сумматор 4 осуществл ет суммирова ние выходных сигналов сумматора, 3 и реле 11 с разными коэффициентами уси лени . Модель линеаризованного инерционного блока 14 и инерционного блока 6 одинаковы по передаточным функци м. Инерционный блок 6 необходим дл  того, чтобы обеспечить идентичность характера изменени  сигна:Лов с реле 11, поступающих на вход и выход безинерционной нелинейности 15. Поскольку сигнал после деЛител . 12 напр жени  проходит через нелинейный блок 7, .обладающий инерционностью , то включение инерционного блока 6 обеспечивает одновременность поступлени  суммируемых сигналов, компенсации и смещени . Делитель 12 напр жени  делит выходной сигнал реле 1 в К раз. При достижении сигнал x(t) значени  С/К на выходе реле 11 116 по вл етс  напр жение, численно равное уровню ограничени  со знаком, paBHbiM знаку сигнала x(t) и поступает через инерционный блок 6 на вход третьего сумматора 5. Этим обеспечиваетс  запоминание уровн  ограничени . Одновременно на вход нелинейного блока 7 через сумматор 4 поступает напр жение С/К, обеспечива  смещение рабочей точки в начальное нулевое состо ние. Дальнейшее увеличение сигнала x(t) до величины 2С/К не приводит к по влению ограничени  и, следовательно, к увеличению ошибки системы. В этом случае система работает в линейном режиме. При этом эффективно работает как замкнутый контур, так и разомкнутый канал управлени . На графике прохождени  сигнала x(t) через нелинейный блок 7 при работе реле (фиг, 4) используетс  ломана  лини - 16 при x(t)C/K, а при x(t)C/K - ломана  лини  11. Сигнал проходит через нелинейный блок 7 как бы част ми, показанными утолщенными лини ми (фиг. 4а) . Согласно эквр валентной характеристике, безинерционной нелинейности 15 (фиг, 4б) выходной сигнал х-, (t) равен x(t) npH|x(t)l42G/-K, 2Csign x(t) npH|x(t), X (t) ВЫХ / .., ,N где x(t)W(p)xnJt) , Xni/t) - входной . сигнал нелинейного инерционного блока 7 Таким образом, введение предлагаеого блока и его св зей по сравнению с известным исключает насьпцение нелинейного блока сигналом с. дифференцирующих блоков, так как схема компенсации насыщени  находитс  после суммировани  сигналов коррекций и ошибки , исключает-насыщение нелинейного блока сигналом ошибки, так как сигнал перед инерционным нелинейным блоком раздел етс  на части так, чтобы обеспечить линейную зону работы нелинейного блока, пропускаетс  через нелинейный блок, а затем восстанавливаетс  на четвертом сумматоре, при этом учитываютс  инерционные свойства нелинейного блока, обеспечивает работу схемы компенсации только при сигнале ошибки, превышающем зону линейности , а не при любой перемене знака входного сигнала, благодар  чему повьш1аетс  точность воспроизведени  7 входного задающего воздействи  на 1,57% независимо от характера его изменени  пржнелинейном инерционном блоке, и быстродействие системы в переходных режимах на 2,5%. Формула изобретени  След ща  система, содержаща  после довательно соединенные первый сумматор , усилитель, второй сумматор, третий сумматор, нелинейный инерционный блок, четвертый сзгмматор и исполнительный двигатель, выход которого соединен с одним входом первого сум . матора, другой вход которого через последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы подключен к второму входу второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом 8 первого диф(Ьеренциатора, а выход через последовательно соединенные модель линеаризованного инерционного блока и реле - со вторым ..входом третьего сумматора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  системм, в ней установлен инерционный блок, вход которого соединен с выходом реле, а выход со вторым входом четвертого сумматора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 283355, кл. G 05 В 11/16, 24.05.64.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 407286, кл. G 05 В 17/02, 18.10.71.
3. 3. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2791656/24, кл. G 05 В 17/02, 02.07.79 (прототип ).

   5б/Х

   ФигЛ

   Фиг.5