RU1829023C - Tracing system - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматическим регул торам, в которых выходной сиг- нал  вл етс  прерывной функцией отклонени  от заданной величины и может быть использовано в системах промышленного назначени . Целью  вл етс  повышение быстродействи  и динамической точности . След ща  система содержит два блока сравнени  1, 14, корректирующее устройство 2, два ключа 3,11, предварительный уси- литель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект регулировани  7, п ть устройств выборки-хранени  8,12,16,20,18, два управл емых усилител  9,17, два сумматора 10, 15, три масштабирующих усилител  13, 19, два формировател  импульсов 24, 25, устройство синхронизации 22, пороговый элемент 23, 1-2-3-4-5, -6-7-1, 1-8-9-10-11-4, 11-20, 1-22- 24-17-10, 24-8, 24-16, 24-28, 1-28-25-3, 25-11, 24-20-21-15-16-17, 24-12-18-14-15, 24-18, 7- 12, 13-18-19-14. 2 ил.The invention relates to automatic controllers in which the output signal is a discontinuous function of a deviation from a predetermined value and can be used in industrial systems. The aim is to increase speed and dynamic accuracy. The following system contains two comparison units 1, 14, a correction device 2, two keys 3.11, a pre-amplifier 4, a power amplifier 5, an executive motor 6, an object of regulation 7, five sampling and storage devices 8,12,16 , 20,18, two controlled amplifiers 9,17, two adders 10, 15, three scaling amplifiers 13, 19, two pulse shapers 24, 25, synchronization device 22, threshold element 23, 1-2-3-4-5 , -6-7-1, 1-8-9-10-11-4, 11-20, 1-22--24-17-10, 24-8, 24-16, 24-28, 1-28- 25-3, 25-11, 24-20-21-15-16-17, 24-12-18-14-15, 24-18, 7-12, 13-18-19-14. 2 ill.

Description

п - число шагов, равное пор дку дифференциальных уравнений, описывающих динамику САУ, а также обеспечить высокую динамическую точность за счет включени  корректирующего устройства при малых значени х ошибки.n is the number of steps equal to the order of the differential equations describing the dynamics of the self-propelled guns, and also to provide high dynamic accuracy due to the inclusion of a correction device for small error values.

На фиг. 1 представлена структурна  схема след щей системы; на фиг. 2 - эпюры напр жений след щей системы 4-го пор дIn FIG. 1 is a structural diagram of a tracking system; in FIG. 2 - voltage diagrams of the following system of the 4th order

ка и вид ее переходного процесса.ka and the type of its transition process.

След ща  система (фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок сравнени  1, корректирующее устройство 2, ключ 3, предварительный усилитель 4, усилитель мощности 5, исполнительный двигатель 6, объект управлени  7, выход которого подключен к первому входу блока сравнени  1. Выход этого блока подключен через последовательно соединенное устройство выбор- ки-хранени  (УВХ)&управл емый усилитель 9, сумматор 10, ключ 11 ко входу предварительного усилител  4. Выход объекта регулировани  7 через последовательно соединенные УВХ 12, масштабирующий усилитель 13, блок сравнени  14, сумматор 15, УВХ 16, управл емый усилитель 17 подключен ко второму входу сумматора 10. Выход УВХ 12 через последовательно соединенные УВХ 18 и масштабирующий усилитель 19 подключен к первому входу блока сравнени  14. Выход ключа 3 (вход предварительного усилител  4) через последовательно соединенные УВХ 20 и масштабирующий усилитель 21 подключен к второму входу сумматора 15. К выходу блока сравнени  подключены устройство синхронизации 22 и пороговое устройство 23. Выход устройства синхронизации 22 подключен к входу формировател  импульW (p) The following system (Fig. 1) contains series-connected comparison unit 1, correction device 2, key 3, pre-amplifier 4, power amplifier 5, executive motor 6, control object 7, the output of which is connected to the first input of comparison unit 1. The output of this of the unit is connected through a series-connected device for sampling-storage (UVX) & controlled amplifier 9, adder 10, key 11 to the input of the pre-amplifier 4. The output of the object of regulation 7 through a series-connected UVX 12, scaling at amplifier 13, comparator 14, adder 15, UVX 16, the controlled amplifier 17 is connected to the second input of the adder 10. The output of UVX 12 is connected through a series of UVX 18 and the scaling amplifier 19 is connected to the first input of the comparison unit 14. Key output 3 (pre input amplifier 4) through a series-connected UVX 20 and a scaling amplifier 21 is connected to the second input of the adder 15. A synchronization device 22 and a threshold device 23 are connected to the output of the comparison unit 23. The output of the synchronization device 22 is connected to the input pulse finder W (p)

Ti р + 1 ) ( Т2 р + 1Ti p + 1) (T2 p + 1

T2T2p/+ Ti(l +R2/R.1 )р + 1T2T2p / + Ti (l + R2 / R.1) p + 1

5 5

00

5 0 5 0 5 5 0 5 0 5

След ща  система работает следующим образом.The following system operates as follows.

При отсутствии на входе системы задающих воздействий ошибки ОД (фиг. 2,6) на выходе блока 1 тождественно равна нулю и по абсолютному значению не превышает зону нечувствительности порогового элемента . Пороговый элемент и последовательно с ним включенный формирователь импульсов вырабатывает такие импульсы, что первый ключ замкнут, а второй разомкнут. Таким образом, след ща  система замкнута через последовательно включенные блок сравнени , корректирующее устройство, первый ключ, предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель. объект управлени  и первый вход блока сравнени . Прохождение сигнала- не изменитс , если ошибка системы не превысит зону нечувствительности порогового элемента . Известно, что включение корректирующего устройства с требуемыми характеристиками позвол ет уменьшить динамическую ошибку след щей системы.If there are no driving errors at the system input, the OD error (Fig. 2.6) at the output of block 1 is identically equal to zero and does not exceed the deadband of the threshold element in absolute value. The threshold element and the pulse shaper connected in series with it generates such pulses that the first key is closed and the second is open. Thus, the tracking system is closed through series-connected comparison unit, correction device, first key, pre-amplifier, power amplifier, and executive motor. the control object and the first input of the comparison unit. The signal flow will not change if the system error does not exceed the deadband of the threshold element. It is known that the inclusion of a corrective device with the required characteristics reduces the dynamic error of the tracking system.

При подаче на вход САУ такого задающего воздействи  (фиг, 2,а) чтобы сигнал ошибки системы в (t) 9фиг. 2,6} с выхода блока сравнени  превысил зону нечувствительности порогового элемента, последний вырабатывает импульсы дл  формировани  импульсов 25 (фиг. 2,г,д), который в свою очередь переключает ключи. Первый ключ размыкаетс , второй замыкаетс . Одновременно сигнал ошибки поступает на вход устройства синхронизации. На выходеWhen applying to the input of the ACS such a setting action (Fig. 2, a) so that the system error signal in (t) 9fig. 2.6} from the output of the comparison unit exceeded the deadband of the threshold element, the latter generates pulses to generate pulses 25 (Fig. 2, d, e), which in turn switches the keys. The first key opens, the second closes. At the same time, an error signal is input to the synchronization device. At the exit

последнего формируетс  импульс синхронизации СИ (фиг. 2,е), который подаетс  на вход формировател  импульсов 24, с первого выхода которого снимаютс  короткие импульсы с периодом Т дл  управл ющих входов управл емых усилителей 9, 17.of the latter, a SI synchronization pulse is generated (Fig. 2f), which is fed to the input of the pulse former 24, from the first output of which short pulses with a period T are taken for the control inputs of the controlled amplifiers 9, 17.

Ошибка системы в (t) запоминаетс  в УВХ 8 на период , где п - пор док дифференциального уравнени , которым описываетс  предварительный усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект управлени , ah- длительность одного управл ющего импульса, В различный период h, 2h, 2h, 4h с выхода управл емого усилител  9 снимаютс  импульсы различной пол рности и амплитуды (фиг, 2,и), которые определ ютс  величиной и пол рностью сигналов САУ, а также величиной и знаком коэффициентов управл емого усилител  в каждом интервале регилировани . С третьего выхода формировател  импульсов 24 снимаютс  импульсы с периодом hi h, которые подаютс  на управл ющие входы УВХ 12, 18, 20.The system error in (t) is stored in the IWC 8 for a period where n is the order of the differential equation that describes the preamplifier, power amplifier, executive motor and control object, ah is the duration of one control pulse, in a different period h, 2h, 2h, 4h, pulses of different polarity and amplitude are taken from the output of the controlled amplifier 9 (Figs. 2, i), which are determined by the magnitude and polarity of the ACS signals, as well as by the magnitude and sign of the coefficients of the controlled amplifier in each regulation interval. Pulses with a period hi h are taken from the third output of the pulse shaper 24, which are supplied to the control inputs of the UVX 12, 18, 20.

УВХ 12, 18, 2, масштабирующие усилители 13, 19,21, блок сравнени  14, сумматор 15 реализуют так называемую схему наблюдени  второй переменной состо ни  Х2 (фиг. 2,з)UVX 12, 18, 2, scaling amplifiers 13, 19,21, comparator 14, adder 15 implement the so-called observation circuit of the second state variable X2 (Fig. 2, h)

X2(vhi) Koxi(vhi)- Kixi(v-1)hi+K2Uynp(v-1)hiX2 (vhi) Koxi (vhi) - Kixi (v-1) hi + K2Uynp (v-1) hi

где Ко, Ki, K.2 - весовые коэффициенты;where Ko, Ki, K.2 - weighting factors;

xi -- выход объекта управлени ;xi is the output of the control object;

Uynp - управл ющие напр жени .Uynp - control voltages.

Второй переменной состо ни  в данной системе  вл етс  скорость вращени  вала исполнительного двигател . В УВХ 16 запоминаетс  сигнал, пропорциональный скорости вала исполнительного двигател  на период , который подаетс  на вход управл емого усилител  17. С его выхода снимаютс  импульсы различной амплитуды и пол рности (фиг. 2к), которые определ ютс  величиной и пол рностью значени  скорости объекта управлени , а также величиной и знаком коэффициентом передачи управл емого усилител  17 в интервале регулиро- вани  5. В сумматоре 10 происходит сложение сигналов с выходов управл емых усилителей и через второй ключ сформированный сигнал подаетс  на вход предварительного усилител , с выхода которого снимаетс  напр жение Uynp (фиг. 2,л).The second state variable in this system is the rotational speed of the drive shaft. In CVX 16, a signal is proportional to the speed of the drive motor shaft for the period that is fed to the input of the controlled amplifier 17. Pulses of various amplitudes and polarity are taken from its output (Fig. 2k), which are determined by the magnitude and polarity of the speed of the control object as well as the magnitude and sign of the transmission coefficient of the controlled amplifier 17 in the control interval 5. In the adder 10, the signals from the outputs of the controlled amplifiers are added and the generated signal is transmitted through the second key To the input of the preamplifier, from the output of which the Uynp voltage is removed (Fig. 2, l).

После срабатывани  устройства синхронизации и формировател  импульсов 24 схемы последнего и порогового элемента запрещаетс  переключение порогового элемента и формировател  импульсов 25, ключей 3,11 до полной отработки САУ ошибки за врем  под воздействием сигнала, снимаемого с выхода сумматора 10.After the triggering of the synchronization device and pulse former 24 of the circuit of the last and threshold element, the switching of the threshold element and pulse former 25, keys 3.11 is prohibited until the ACS completely completes the error during the time under the influence of a signal taken from the output of the adder 10.

Под воздействием данного управлени Under the influence of this control

объект регулировани  отрабатывает ошибку САУ за п интервалов без перерегулировани . Вид переходного процесса в след щей системе показан на фиг. 2,м. После этогоthe control object processes the ACS error in n intervals without overshooting. A transient view of the following system is shown in FIG. 2, m. Thereafter

схема возвращаетс  в исходное состо ние. Таким образом, в предварительной системе благодар  реализации контура управлени  при относительно большой ошибке с переменным коэффициентом достигаетс the circuit returns to its original state. Thus, in the preliminary system, due to the implementation of the control loop, a relatively large error with a variable coefficient is achieved

увеличение быстродействи  и реализации контура управлени  с помощью корректирующего устройства позвол ет уменьшить динамическую ошибку САУ при относительно малой ее величине.an increase in the speed and implementation of the control loop with the help of a correcting device reduces the dynamic error of the self-propelled guns at a relatively small value.

Экспериментальные исследовани  показали , что по сравнению с прототипом быстродействи  системы повышаетс  в З.,.3,5 раза, а динамическа  ошибка уменьшаетс  в 1,1...1,2 раза.Experimental studies have shown that, compared with the prototype, the system speed increases by 3.5 times, and the dynamic error decreases by 1.1 ... 1.2 times.

Claims (1)

Формула изобретени  След ща  система, содержаща  первый блок, блок сравнени , два ключа, последовательно соединенные предварительныйSUMMARY OF THE INVENTION The following system, comprising a first unit, a comparison unit, two keys connected in series with a preliminary усилитель, усилитель мощности, исполнительный двигатель и объект регулировани , выход которого подключен к первому входу блока сравнени , второй вход которого  вл етс  входом системы, пороговое устройство , выход которого через первый формирователь импульсов подключен к управл ющим входам ключей, отличающа с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и динамической точности, в нееan amplifier, a power amplifier, an executive motor and a control object, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is the input of the system, a threshold device, the output of which is connected through the first pulse shaper to the control inputs of the keys, characterized in that in order to increase speed and dynamic accuracy, into it введены корректирующее устройство, п ть устройств выборки и хранени , устройство синхронизации, второй формирователь импульсов , два управл емых усилител , три масштабирующих усилител , второй блокintroduced a correction device, five sampling and storage devices, a synchronization device, a second pulse shaper, two controlled amplifiers, three scaling amplifiers, a second block сравнени  и второй сумматор, причем входы корректирующего устройства, первого устройства выборки и хранени , устройства синхронизации и порогового устройства подключены к выходу первого блока сравнени , выход корректирующего устройства через первый ключ соединен с входом предварительного усилител , выход первого устройства выборки и хранени  через по- следовательно соединенные первыйcomparison and the second adder, the inputs of the correction device, the first sampling and storage device, the synchronization device and the threshold device are connected to the output of the first comparison unit, the output of the correction device through the first key is connected to the input of the pre-amplifier, the output of the first sampling and storage device is sequentially connected first управл емый усилитель, первый сумматор и второй ключ соединен с входом предварительного усилител , выход объекта управлени  через последовательно соединенные второе устройство выборки и хранени , первый масштабирующий усилитель, второйthe controlled amplifier, the first adder and the second key are connected to the input of the pre-amplifier, the output of the control object through the second connected sample and storage device, the first scaling amplifier, the second блок сравнени , второй сумматор, третье устройство выборки и хранени  и второй управл емый усилитель соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого ключа последовательно соединенные четвертое устройство выборки и хранени  и третий масштабирующий усилитель подключен к второму входу второго сумматора, выход второго устройства выборки и хранени  через последовательно соединенные п тое устройство выборки и хранени , второй масштабирующий усилитель подключенa comparison unit, a second adder, a third sampling and storage device and a second controlled amplifier connected to the second input of the first adder, the output of the first key in series with the fourth sampling and storage device and a third scaling amplifier connected to the second input of the second adder, the output of the second sampling and storage device through the fifth sampling and storage device connected in series, the second scaling amplifier is connected 00 к второму входу второго блока сравнени , при этом выход устройства синхронизации соединен с входом второго формировател  импульсов, первый выход которого подключен к управл ющим входам первого и третьего устройств выборки и хранени , второй выход - к управл ющим входам второго, четвертого и п того устройств выборки и хранени , третий выход - к управл ющим входам первого и второго управл емых усилителей , четвертый выход - к второму входу порогового элемента,to the second input of the second comparison unit, while the output of the synchronization device is connected to the input of the second pulse generator, the first output of which is connected to the control inputs of the first and third sampling and storage devices, the second output to the control inputs of the second, fourth and fifth sampling devices and storage, the third output is to the control inputs of the first and second controlled amplifiers, the fourth output is to the second input of the threshold element, ЈЦШШ1Ш ШШШ1ШЈЦШШ1Ш ШШШ1Ш пP FfiznFfizn пP Лйтце. /  -v- Ј I /Јw Light. / -V- Ј I / Јw