SU947817A2 - Electric servo system - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к адвптивным системам автоматического регулировани  и управлени  -и может быть применено дл  стабилизации систем управлени  нелин ным неустойчивым объектом первого пор дка с мен ющимс  во времени парс1метром.The invention relates to automatic control and control systems - and can be used to stabilize control systems of a first-order non-fixed unstable object with a time-varying parsm meter.

Известны релейные регул торы устойчивых объектов, содержащие последовательно соединенные с объектом регулировани  трехпозиционный релейный элемент с зоной гистерезиса и интегрирующий сервопривод i.Relay controllers of stable objects are known, containing a three-position relay element with a hysteresis zone connected in series with the control object and an integrating servo drive i.

Можно показать, что и дл  неустойчивого объекта первого пор дка такой регул тор в некоторой области пространства параметров обеспечивает регулирование в автоколебательном режиме работы. Однако при изменении параметров объекта рабоча  точка выходит из указанной области пространства параметров системы и последн   становитс  абсолютно неустойчивой.It can be shown that for an unstable first order object such a controller in a certain region of the parameter space provides for regulation in the auto-oscillatory mode of operation. However, when the object parameters change, the operating point leaves the specified area of the system parameter space and the latter becomes absolutely unstable.

По основному авт. св. D 442445 известна электрическа  след ща  система , содержаща  последовательно соединенные масштабный блок, измерйт-ель рассогласовани , двухпол рный ключ второй вход которого соединен с выходами источника посто нного напр жени , и инерционный блок 2.According to the main author. St. D 442445 is a known electrical tracking system comprising a series-connected scale unit, a mismatch measurement gauge, a two-pole key whose second input is connected to the outputs of a constant voltage source, and an inertial unit 2.

Недостатком известной системы  вл етс  мала  область устойчивости.A disadvantage of the known system is a small area of stability.

Цель изобретени  - расширение области устойчивости системы.The purpose of the invention is to expand the field of system stability.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе входы источника посто нного напр жени  соединены с соот10 ветствующими выходсми инерционного блока.The goal is achieved by the fact that in the system the inputs of a DC voltage source are connected to the corresponding outputs of the inertial unit.

Кроме того, источник посто нного напр жени  содержит первый и второй дифференцирующие блоки, входы кото 5 рых через последовательно соединенные первый сумматор, пороговый элемент , формирователь импульсов и первый ключ соединены с входом блока пам ти, а выходы через последователь20 но соединенные второй сумматор и блок делени  соединены с вторым входом первого ключа, первый вход второго ключа соединен с выходом первого сумматора, второй вход - с выходом In addition, the constant voltage source contains the first and second differentiating units, the inputs of which are connected through the first accumulator connected in series, the threshold element, the pulse shaper, and the first key are connected to the memory unit input, and the outputs of the second adder connected through the sequence the divisions are connected to the second input of the first key, the first input of the second key is connected to the output of the first adder, the second input is connected to the output

25 формировател  импульсов, третий вход с выходом формировател  опорного сигнала, выход - с вторые входом блока делени , а выход блока пем т  подключен к выходу источника посто н 25 pulse generator, the third input with the output of the reference signal imager, the output with the second input of the dividing unit, and the output of the unit m are connected to the output of the constant source

30 ного напр жени .30 ny voltage.

На фиг. .1 изображена блок-схема . регул тора), на фиг. 2 - характеристика двухпол рного ключа.FIG. .1 is a block diagram. regulator), FIG. 2 - the characteristic of a bipolar key.

Блок-схема включает элемент 1 сравнени , масштабный блок 2, двухпол рный ключ 3, источник 4 посто нного напр жени , инерционный блок 5, объект 6 ре1 улйрЬвани , сервопривод 7, основной контур 9 регулировани , первый и второй датчики-преобразователи 9 и 10, первый и второй дифференцирующие блоки 11 и 12, первый и второй сумматоры 13 и 14, блок 15 . пам ти, формирователь 16 опорного сигнала, пороговый блок 17, формирователь 18 импульсрв, блок 19 делени , первый и второй ключи 20 и 21 кроме того, X(t) - выходна  кордината объекта регулировани , /Jit) выходна  координата сервопривода,У{X)сигнал управлени .The block diagram includes a comparison element 1, a scale unit 2, a two-pole switch 3, a constant voltage source 4, an inertial unit 5, a control unit 6, a servo drive 7, the main control loop 9, the first and second transducer sensors 9 and 10 , the first and second differentiating blocks 11 and 12, the first and second adders 13 and 14, block 15. memory, driver 16, reference signal, threshold unit 17, driver 18 pulses, division unit 19, first and second keys 20 and 21, in addition, X (t) is the output coordinate of the control object, / Jit) servo output coordinate, Y {X a) control signal.

Объект 6 регулировани  и интегрирующий сервопривод 7 описываютс , соответственно, дифференциальными уравнени ми видаThe control object 6 and the integrating servo drive 7 are described, respectively, by differential equations of the form

To(t)k т X o(.To(t)/( + (1) To (t) k t X o (.To (t) / (+ (1)

ТЧ/J Y(X), где To(t) - мен юща с  посто нна PM / J Y (X), where To (t) is a varying constant.

времени объекта 6 регулировани ; - посто нна  времени сервопривода 7; To(t) fb (t)T .the time of the object 6 regulation; - constant servo time 7; To (t) fb (t) T.

Источник 4 посто нного напр жени  синтезирован в соответствии с выражением дл  величины, обратно пропорциональной посто нной времени объекта регулировани  и работает следующим образом.The constant voltage source 4 is synthesized in accordance with the expression for a quantity inversely proportional to the constant of the time of the control object and operates as follows.

Выходные координаты(1) и X(t) сервопривода 7 и объекта регулировани  измер ютс  и преобразуютс  датчиками-преобразовател ми 9 и 10, в пропорциональные им напр жени  M(t) и X(t) и подаютс  на. входы сумматора 13 и дифференцирующих блоков 11 и 12. Результат дифференцировани  с выхода дифференцирующего блока 11 подаетс  на один из входов сумматора 14. Другой вход сумматора подключен, к выходу дифференцирующего блока 12, Таким образом на выходе сумматора 13 получаетс  напр жение, равное X(t)+M(t),,a на выходе сумматора 14 X(t) -oLM(t) . Блок 19 делени  обеспечивает деление выходного напр жени  сумматора 14 на выходное нап р жение суматора 13.Так как посто нна  времени объекта б регулировани  измен етс  достаточно медленно по сравнению с периодом автоколебаний,- то с целью исключени  делени  на напр жени , близкие к нулю, и, следовательно, повышени  точности операции делени  в систему введен пороговый блок 17, вход которого соединен с выходов сумматора 1 При переходе суммы X(t) + М (t) через пороговый уровень U, пороговый блок 17 срабатывает и запускает формирователь 18 импульсов, например, ждущий мультивибратор, обеспечивающий оддачу напр жени  X(t) + M(t) через ключ 21 на блок 19 делени  и передачу результата делени  через ключ 20 в блок 15 пам ти.Напр жение с выхода блока 15 пам ти даетс  на вход .двухпол рного ключа 3, управл ющего сервоприводом 7. Двухпл рный ключ 3 может быть реализован любым известным способом (т.е. выполнен в виде электромеханического, электронного и т.д. реле). В двухпол рном ключе 3 выходное напр жение источника 4 посто нного напр жени  при необходимости инвертируетс  После окончани  импульса на выходе формировател  18 импульсов вход блока 19 делени  отключаетс  от выхода сумматора 13 и подключаетс  к формирователю 16 опорного сигнала. Перед пуском системы в блок 15 пам ти вводитс  напр жение, величина которого обеспечивает существование в системе устойчивого предельного цикла. Значение выходной координаты У(Х) U(t) двухпол рного кгаоча 3 (без учета погрешностей источника 4 посто нного напр жени ) определ етс  в этом случае дифференциальным уравнением вида % iS g 4Kt-t,bm-t,-e;3. (2)The output coordinates (1) and X (t) of the servo drive 7 and the control object are measured and converted by transducer sensors 9 and 10 into proportional voltages M (t) and X (t) and fed to. the inputs of the adder 13 and the differentiating units 11 and 12. The result of differentiation from the output of the differentiating unit 11 is fed to one of the inputs of the adder 14. The other input of the adder is connected to the output of the differentiating unit 12. Thus, the output of the adder 13 is equal to X (t ) + M (t) ,, a at the output of the adder 14 X (t) -oLM (t). The division block 19 divides the output voltage of the adder 14 by the output voltage of the adder 13. As the time constant of the control object b is changed rather slowly compared to the period of self-oscillation, then with the aim of eliminating the division by voltage close to zero, and, consequently, improving the accuracy of the division operation, the threshold block 17 is entered into the system, the input of which is connected to the outputs of the adder 1 When the sum X (t) + M (t) passes through the threshold level U, the threshold block 17 triggers and starts the pulse former 18 in, for example, a standby multivibrator providing voltage delivery X (t) + M (t) via switch 21 to dividing unit 19 and transmitting the result of dividing through switch 20 to memory unit 15. The output from memory 15 is given to the input of a two-pole key 3 that controls the servo drive 7. The dual key key 3 can be implemented by any known method (i.e. made in the form of an electromechanical, electronic, etc. relay). In a two-pole switch 3, the output voltage of the constant voltage source 4 is inverted if necessary. After the end of the pulse at the output of the pulse former 18, the input of the dividing unit 19 is disconnected from the output of the adder 13 and connected to the shaper 16 of the reference signal. Before starting up the system, a voltage is introduced into memory block 15, the value of which ensures the existence of a stable limit cycle in the system. The value of the output coordinate Y (X) U (t) of bipolar 3 (without taking into account the errors of the source 4 of constant voltage) is determined in this case by a differential equation of the form% iS g 4Kt-t, bm-t, -e; 3. (2)

где Х{) + М(Ы Uo/where X {) + M (Y Uo /

4four

Т Т «епри t,- + 6 T T "en t, - + 6

: . Т Та-л «при t. + 1 UQ - пороговый уровень срабатывани  порогового блока 17; 9 - длительность импульса формировател  18 импульсов г Т посто нные времени блока 15:. T Ta-l "at t. + 1 UQ is the threshold level for triggering the threshold unit 17; 9 - pulse duration of the driver 18 pulses g T constant time of block 15

пам ти и ключа 20. Если посто нна  времени объекта регулировани  измен етс  достаточно медленно, можно приближенно считать, что memory and key 20. If the time constant of the control object is changed rather slowly, we can approximately assume that

U(t) U (t)

(3) Тогда заменой(3) Then substitute

аг 1 (4)ag 1 (4)

dfc (4(tTdfc (4 (tT

система (1) приводитс  к автономной системе с нелинейным временем.system (1) leads to an autonomous system with non-linear time.

-С f -i-, dt,-C f -i-, dt,

о p.(t)about p. (t)

Claims (2)

в которой амплитудные отношени  регулируемой координаты не завис т от переменных параметров объекта регулировани . Изображающа  точка при этом движетс  по фазовой траектории одного и того же предельного цикла, а скорость ее движени  измен етс  в соответствии с законом изменени  параметров системы. Моделирование системы в целом на АВМ показало независимость амплитудных значений X(t) и M(t) при изменении To{t) в достаточно широких пределах. Формула изобретени  1.Электрическа  след ща  система по авт. св. № 442445, отличающа с  тем, что, с целью расшире ни  области устойчивости системы, в ней входы источника посто нного напр жени  соединены с соответствующими выходами инерционного блока. 2.Система по п, 1, отличаю ща с  тем, что, с целью расширени  области существовани  автоколебаний системы, источник посто нного напр жени  содержит первый и второй дифференцирующие блоки, входы которых через последовательно соединенные первый сумматор, пороговый элемент, формирователь импульсов и первый ключ соединены с входом блока пам ти, а выходы через последовательно соединенные второй сумматор и блок делени  соединены с вторым входом первого -ключа, первый вход второго ключа соединен с выходом первого сумматора, второй вход - с выходом формировател  импульсов,третий вход - с входом формировател  опорного сигнала, выход - с вторым входом блока делени , а выход блока пам ти подключен к выходу источника посто нногонапр жени . Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе , 1.Андронов А.А. и др. Теори  колебаний . М., Физматгиэ, 1959, с. 601. in which the amplitude ratios of the adjustable coordinate do not depend on the variable parameters of the control object. The image point then moves along the phase trajectory of the same limit cycle, and its speed changes in accordance with the law of variation of the system parameters. Modeling of the system as a whole on an AVM showed that the amplitude values of X (t) and M (t) are independent when To (t) varies within fairly wide limits. Claim 1. Electric tracking system according to aut. St. No. 442445, characterized in that, in order to expand the stability region of the system, in it the inputs of a DC voltage source are connected to the corresponding outputs of the inertia unit. 2. The system according to claim 1, characterized in that, in order to expand the field of existence of system self-oscillations, the source of constant voltage contains first and second differentiating units, whose inputs through a series-connected first adder, threshold element, pulse shaper and first the key is connected to the input of the memory unit, and the outputs are connected in series through the second adder and the division unit to the second input of the first key, the first input of the second key is connected to the output of the first adder, the second input is connected to The output of the pulse former, the third input is with the input of the reference wave former, the output is with the second input of the divider, and the output of the memory unit is connected to the output of the constant voltage source. Sources of information taken into account when examining, 1.Andronov A.A. and others. Theory of oscillations. M., Fizmatgie, 1959, p. 601 2.Авторское свидетельство СССР 442445, кл. G 05 В 11/00, 27.09.72 (прототип).2. Authors certificate of the USSR 442445, cl. G 05 B 11/00, 09/27/72 (prototype).