SU954919A1

SU954919A1 - Non-linear correcting device

Info

Publication number: SU954919A1
Application number: SU813234300A
Authority: SU
Inventors: Ростислав Алексеевич Рубахин; Юрий Михайлович Смирнов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7162
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1982-08-30

Description

Изобретение относится к автомати-ι ческому управлению и может быть использовано в буртовых и корабельных ^электромеханических системах, высокоточных позиционных электроприводах.The invention relates to automatic control and can be used in on-board and ship ^ electromechanical systems, high-precision positional electric drives.

Известно нелинейное корректирующее устройство для систем автоматического управления (САУ), основанное на изменении знака коэффициента усиления в прямом канале в определенные моменты времени и содержащее блок выделения модуля, фильтр, реле и блок умножения [Q .Known non-linear corrective device for automatic control systems (ACS), based on a change in the sign of the gain in the direct channel at certain points in time and containing a block selection module, a filter, a relay and a multiplication block [Q.

Недостатком устройства является невозможность получения большого фазового опережения и соответственно недостаточно высокая точность системы, в которой оно используется.The disadvantage of this device is the inability to obtain a large phase lead and, accordingly, insufficiently high accuracy of the system in which it is used.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нелинейное корректирующее устройство для систем автоматического управления (САУ), содержащее последовательно со единенные фильтр и реле, усилитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с входом фильтра iq является входом устройства [2].The closest in technical essence to the proposed one is a nonlinear corrective device for automatic control systems (ACS), containing in series with a single filter and relay, an amplifier and an adder, the first input of which is connected to the output of the amplifier, the input of which is connected to the input of the filter iq is the input of the device [ 2].

Недостатком известного нелинейного корректирующего устройства является его малая эффективность, обусловленная недостаточным фазовым опережением, что не позволяет получить высокую точность системы, в которой оно применяется.A disadvantage of the known non-linear corrective device is its low efficiency, due to insufficient phase advance, which does not allow to obtain high accuracy of the system in which it is used.

Цель изобретения - повышение точ- ’ ности системы автоматического управления.The purpose of the invention is to increase the accuracy of an automatic control system.

Поставленная цель достигается тем, что в нелинейное корректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные фильтр и первое реле и последовательно соединенные усилитель и сумматор, причем входы усилителя й фильтра объединены и являются входом устройства, введены последовательноThis goal is achieved by the fact that in a nonlinear correction device containing a series-connected filter and a first relay and a series-connected amplifier and adder, the inputs of the amplifier filter are combined and are the input of the device, introduced in series

95491 соединенные второе реле и блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого реле, а выход - с вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства, а ₅ вход второго реле подключен к входу устройства.95491 connected the second relay and the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first relay, and the output to the second input of the adder, the output of which is the output of the device, and _{5 the} input of the second relay is connected to the input of the device.

На фиг. 1 представлена.структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясня- ю ющие принцип работы устройства; на фиг. 3 ~ структурная схема следящей системы с нелинейным корректирующим устройством.In FIG. 1 presents. Structural diagram of the proposed device; Fig. 2 is a timing diagram explaining the principle of operation of the device; in FIG. 3 ~ block diagram of a tracking system with a nonlinear corrective device.

Устройство содержит фильтр 1,.реле is 2, сумматор 3, усилитель 4, реле 5 и блок 6 вычитания. При этом выходы первого реле 2 и второго реле 5 подключены соответственно к первому и второму входам блока 6 вычитания, выход 20 которого соединен с вторым входом сумматора 3. Вход второго реле 5 подключен непосредственно к входу усилителя 4.The device contains a filter 1, .relay is 2, adder 3, amplifier 4, relay 5 and subtraction unit 6. The outputs of the first relay 2 and the second relay 5 are connected respectively to the first and second inputs of the subtraction unit 6, the output 20 of which is connected to the second input of the adder 3. The input of the second relay 5 is connected directly to the input of the amplifier 4.

На временных диаграммах (фиг. 2), 25 иллюстрирующих работу предлагаемого устройства, обозначены входной сигнал X(t); выходной сигнал X^t) фильтра 1; выходные сигналы X£(t), Xj(t) первого 2 и'второго реле 5; импульсный ₃₀корректирующий сигнал X^/t) (выходной сигнал блока вычитания 6); выходной сигнал Y(t), Y4 (t) устройства и его первая гармоника.On the time diagrams (Fig. 2), 25 illustrating the operation of the proposed device, the input signal X (t) is indicated; output signal X ^ t) of filter 1; output signals X £ (t), Xj (t) of the first 2 and second relay 5; pulse ₃₀ correction signal X ^ / t) (output signal of the subtraction block 6); output signal Y (t), Y4 (t) of the device and its first harmonic.

Устройство работает следующим об- ³⁵разом.The device operates as follows ³⁵ .

Входной сигнал X(t) и опережающий его по фазе сигнал X<(t) с выхода ' фильтра 1 через второе реле 5 и первое реле 2 соответственно поступают на входы блока 6 вычитания. На выходе блока 6 вычитания формируется импульсный корректирующий сигнал X_fe(t), В сумматоре 3 к нему добавляется усиленный в усилителе 4 входной сигнал ⁴X(t). Как видно из временных диаграмм, первая гармоника (t) выходного сигнала устройства значительно опережает по фазе входной сигнал. При этом < амплитуда первой гармоники выходного сигнала незначительно превышает амплитуду входного сигнала. Большое фазовое опережение, получаемое в нелинейном корректирующем устройстве при незначительном росте амплитуды,’^чпоз- ⁵воляет повысить точность системы,автоматического управления, в которой используется устройство.The input signal X (t) and the phase-ahead signal X <(t) from the output of filter 1 through the second relay 5 and the first relay 2, respectively, are fed to the inputs of the subtraction unit 6. At the output of the subtraction unit 6, a pulse correction signal X _fe (t) is generated. In the adder 3, the input signal ⁴ X (t) amplified in amplifier 4 is added to it. As can be seen from the time diagrams, the first harmonic (t) of the output signal of the device is significantly ahead of the input signal in phase. In this case, <the amplitude of the first harmonic of the output signal slightly exceeds the amplitude of the input signal. A large phase advance obtained in a nonlinear correction device with a slight increase in amplitude ^'h poz- ⁵ Will increase the accuracy of the system, automatic control, in which the device is used.

44

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения в отличие от прототипа заключается в повышении точности системы автоматического управления за счет увеличения фазового опережения.The positive effect of using the proposed technical solution, unlike the prototype, is to increase the accuracy of the automatic control system by increasing the phase lead.

В качестве примера конкретного исполнения можно привести нелинейное корректирующее устройство для коррекции следящей системы постоянного тока, в состав которой входят последовательно соединенные измеритель рассогласования , нелинейное корректирующее устройство, усилитель мощности, двигатель постоянного тока ДПР-32 и редуктор.As an example of a specific design, a nonlinear correction device for correcting a DC tracking system can be cited, which includes a series-connected mismatch meter, a nonlinear correction device, a power amplifier, a DPR-32 DC motor, and a gearbox.

Нелинейное корректирующее устройство (НКУ) содержит два электронных реле, усилитель, пассивный РС-фильтр, а также блок вычитания и сумматор, выполненные на операционных усилите-., лях. Параметры системы следующие (фиг. 3) : зона нелинейности усилителя а = 0,2; уровень насыщения усилителя Ьή. = 4; зона нечувствительности двигателя bj = 2b ; уровень насыщения усилителя мощности с = .15Ь ; коэффициент передачи двигателя с редуктором Кд_В = 6,1 ; постоянная времени двигателя Тд₀ = 0,02 с; люфт в редукторе л = 0,3°; постоянные времени фильтра Tj( = 0,04 с, = 0,005 с.Non-linear correction device (NKU) contains two electronic relays, an amplifier, a passive PC filter, as well as a subtraction unit and an adder, performed on operational amplifiers. The system parameters are as follows (Fig. 3): amplifier nonlinearity zone a = 0.2; amplifier saturation level b. = 4; dead band of the engine bj = 2b; saturation level of the power amplifier c = .15b; gear ratio of the engine with gear Kd _V = 6.1; engine time constant TD ₀ = 0.02 s; backlash in the gearbox l = 0.3 °; filter time constants Tj (= 0.04 s, = 0.005 s.

Макетирование этой системы показало, что максимальная ошибка при гармоническом входном сигнале с амплитудой а = 10° и частотой Q = 25 с , ®тах ⁼ 30 ¹ The prototyping of this system showed that the maximum error for a harmonic input signal with an amplitude of a = 10 ° and a frequency of Q = 25 s, ®max ⁼ 30 ¹

При использовании в той же системе известного НКУ критическая доброт?ность падает с 650 до 300 с\ а максимальная ошибка при том же входном сигнале возрастает до 6θ^ζ.When using the well-known GCC in the same system, the critical Q factor decreases from 650 to 300 s \ and the maximum error for the same input signal increases to 6θ ^ζ .

Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство позволяет увеличить точность системы в 2 раза.Thus, the proposed non-linear corrective device allows to increase the accuracy of the system by 2 times.

Claims

395 are connected a second relay and a subtractor unit, the second input of which is connected to the output of the first relay, and the output to the second input of the adder, whose output is the output of the device, and the input of the second relay is connected to the input of the device. FIG. 1 presents the structural diagram of the proposed device; Fig. 2 shows timing diagrams explaining the principle of operation of the device; in fig. 3 is a block diagram of a tracking system with a non-linear correction device; The device comprises a filter 1, a relay 2, an adder 3. an amplifier k, a relay 5 and a block 6 subtraction. The outputs of the first relay 2 and the second relay 5 are connected respectively to the first and second inputs of the subtraction unit 6, the output of which is connected to the second input of the summator 3. The input of the second relay 5 is connected directly to the input of the amplifier. On time diagrams (Fig. 2) illustrating the operation of the proposed device, the input signal X (t) is indicated; output signal X (t) filter output signals X2 (t), Xj (t) of the first 2 and second relay 5; pulse correction signal X (t) (output signal of the block 6); output signal Y (t), Y (t) of the device and its first harmonic. The device works as follows. The input signal X (t) and the phase-leading signal X (t) from the output of filter 1 through the second relay 5 and the first relay 2, respectively, arrive at the inputs of subtraction unit 6. A pulse correction signal is formed at the output of subtraction unit 6) In adder 3, the input signal X (t) amplified in amplifier k is added to it. As can be seen from the timing diagrams, the first harmonic Yj | (t) of the output signal of the device is significantly ahead of the input signal in phase. In this case, the amplitude of the first harmonic of the output signal slightly exceeds the amplitude of the input signal. The large phase advance obtained in a non-linear correction device with a slight increase in amplitude allows for an increase in the accuracy of the automatic control system in which the device is used. .4 The positive effect of using the proposed technical solution, unlike the prototype, is to increase the accuracy of the automatic control system by increasing the phase advance. As an example of a specific embodiment, a nonlinear correction device for correcting a tracking DC system, comprising a serially connected error meter, a nonlinear correction device, a power amplifier, a DPR-32 direct current motor and a gearbox, can be cited. The nonlinear correction device (NKU) contains two electronic relays, an amplifier, a passive PC filter, as well as a subtraction unit and an adder, made on the operating amplifiers. lh The parameters of the system are as follows (Fig. 3): the zone of non-linearity of the amplifier is 0.2 the level of saturation of the amplifier. four; engine dead zone L 2b; saturation level of power amplifier with .15b; gear ratio of the engine with gearbox Kdts 6.1; engine time constant 0.02 s; backlash in the gearbox - 0.3 °; Tt filter time constants | 0.0 s, T 0.005 s. The design of this system has shown that the error is maximum at a harmonic input signal with an amplitude of 10 ° and a frequency of 25 s; 9toh 30 When using a well-known NKU in the same system, the critical quality drops from 650 to 300 s, and the maximum error with the same input signal increases up to 60. Thus, the proposed nonlinear correction device allows to increase the accuracy of the system by 2 times. Claims of the invention A non-linear correction device comprising a series-connected filter and a first relay and a series-connected amplifier and adder, the inputs of the amplifier and filter combined and being the input of the device, is distinguished from e5, e to the in advance, a second relay and a subtraction unit are connected in series with it, the second input of which is connected to the output of the first relay, and the output to the second input of the adder, the output of which is you of house devices, and input of the second relay is connected to the device input. Sources of information taken into account in the examination 3 1. Nonlinear corrective devices in automatic control systems. Ed. Topcheeva Yu.I., M., Mashinostroenie, 1971, p. 207, fig. V. 8.

2. Nonlinear correction devices in automatic control systems. Psed Ed. Topcheeva Yu. I. M., Mashinostroenie, 1971, p. 372, fig. V.I.2C (prototype).

Xf {f /

m

J (, fiJ

b ()

y (i)

. J

UP.I

Mtl

f / .l