Регулятор для электромеханических следящих систем
Предлагаемое устройство относится к системам автоматического регулирования для электромеханических следящих систем. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности отработки задающего воздействия в широком диапазоне скоростей его изменения. Поставленная задача повышения точности решается тем, что регулятор для электромеханических следящих систем представлен ПИД-регулятором и содержит пропорциональный блок, блок дифференцирования и блок интегрирования, входами подключенные к сигналу задающего воздействия, а выходами - с тремя входами сумматора, выход которого является выходным сигналом регулятора, а также содержит блок двойного интегрирования, входом соединенного с сигналом задающего воздействия, а выходом - с четвертым входом сумматора. Кроме этого, введение в дифференциатор зоны нечувствительности исключает возникновение автоколебаний при малых значениях отклонения задающего воздействия от заданного.
Предлагаемое устройство относится к системам автоматического регулирования для электромеханических следящих систем.
Одним из требований к следящим системам является достижение максимальной точности слежения при изменяющихся в широких пределах скоростях слежения.
Известен ряд следящих систем, например [1], где в качестве регулятора выступает последовательно соединенный с объектом управления пропорционально интегрально дифференциальный (ПИД) регулятор, который формирует управляющее воздействие по отклонению от заданного значения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является ПИД-регулятор [2]. Известное устройство содержит параллельно соединенные входами пропорциональный блок, блок дифференцирования и блок интегрирования, выходами соединенных с входами сумматора, на выходе которого формируется выходное управляющее воздействие.
Недостатком известных устройств является низкая точность отработки входного воздействия (ошибки слежения) в широком диапазоне скоростей его изменения. Одним из критериев оценки качества работы следящих систем является отношение скорости изменения входного воздействия к ошибке слежения. В известных устройствах применение ПИД регулятора позволяет получить отношение скорости к ошибке слежения до 10, что является недостаточным при необходимости обеспечения высоких значений точностей слежения (до 3 угловых минут) при угловых скоростях до 10 град/сек.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности отработки задающего воздействия в широком диапазоне скоростей его изменения.
Поставленная задача повышения точности решается тем, что регулятор для электромеханических следящих систем представлен ПИД-регулятором и содержит пропорциональный блок, блок дифференцирования и блок интегрирования, входами подключенные к сигналу задающего воздействия, а выходами - с тремя входами сумматора, выход которого является выходным сигналом регулятора, а также содержит блок двойного интегрирования, входом соединенного с сигналом задающего воздействия, а выходом - с четвертым входом сумматора.
Кроме этого, дифференциатор содержит зону нечувствительности.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает параллельно на пропорциональный блок 1, дифференцирующий блок 2, интегрирующий блок 3, а также блок двойного интегрирования 4. Преобразованные сигналы складываются сумматором 5. Таким образом, формируется сигнал выходной шины регулятора Yвых. Передаточная функция регулятора относительно входного воздействия выглядит следующим образом:
где s - оператор Лапласа;
Кп - пропорциональный коэффициент;
Ки - коэффициент интегратора;
К и2 - коэффициент интегратора второго порядка;
Кд - коэффициент дифференцирования.
Для исключения возникновения автоколебаний на малых значениях отклонения задающего воздействия от заданного дифференциатор 2 содержит зону нечувствительности. Тогда передаточная функция дифференциатора будет иметь вид:
где s - оператор Лапласа
Х0 - ширина зоны нечувствительности.
Таким образом, введение в предлагаемом устройстве интегратора второго порядка повышает порядок астатизма следящей системы и позволяет, как показало математическое моделирование и натурные испытания, достичь увеличения, по сравнению с известными устройствами, отношения скорости изменения задающего воздействия к ошибке слежения более чем в 20 раз. Это, соответственно, позволяет более чем в 20 раз повысить точность отработки задающего воздействия в широком диапазоне скоростей его изменения.
Кроме этого, введение в дифференциатор зоны нечувствительности исключает возникновение автоколебаний при малых значениях отклонения задающего воздействия от заданного.
Источники информации.
1. Патент РФ 
2419122 С2 от 06.08.2009 G05В 13/02.
2. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и тт. Т.2: Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления / Под ред. К.А.Пулкова, Н.Д.Егупова. - М.: Издательство МГТУ Н.Э.Баумана, 2004.
1. Регулятор для электромеханических следящих систем, содержащий входами соединенные с сигналом задающего воздействия пропорциональный блок, дифференцирующий блок и интегрирующий блок, выходами подключенные к первому, второму и третьему входам сумматора, выходом связанного с выходным сигналом регулятора, отличающийся тем, что содержит блок двойного интегрирования, входом соединенный с сигналом задающего воздействия, а выходом - с четвертым входом сумматора.
2. Регулятор для электромеханических следящих систем по п.1, отличающийся тем, что дифференцирующий блок содержит зону нечувствительности.
