Система автоматического управления

(! !)647647

Союэ Соеетснин

Соцналистюеснин

Республик (61) Дополнительное к авт, соил-ву(5!) М. Кл.

О 05 В 11/01 (22) Заявлено12.06.76. (2т) 2382366/18-.24 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетГвсудврственнн!й нвинтет

СССР ва делам нэобретеннй и втнрытнй

Опубликовано15.02.79.Бюллетень №6

Дата опубликования описания 19.02.79 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы наобретениЯЛ.М.Козиоров,Ю.И.Купервассери И.И.Лерер (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВДЕНИД

Предлагаемая система относится к системам автоматического управленияи может быть использована для управления объектами различного назначения.

Известны системы автоматического управления, содержащие измеритель рассогласования Я. = х - ц между входным воздействием тт и выходным сигналом объекта Ц, датчик скорости и последовательно соединенные блок фор- . мирования сигнала управления и исполнительный механизм, воздействующий на объект $1) . Особенностью таких систем является то, что входное воздействие т и выходной сигнал объекта

Ц не могут быть непосредственно измерены. Для сглаживания помех в

cRcTeMy вводятся различного рода лялейные корректируюшие фильтры, обес« печивающие повышение точности системы. Компенсапия динамического за-. паздывания в иэвестных системах осуществляется путем введения сигнала с выхода датчика скорости.

Недостатком таких систем является их низкая точность, поскольку при глу бокой фильтраиии в линейном корректирующем фильтре происходят значитель ные амплитудное и фазовое искажения входного воздействия, а при малой филь радин имеют место значительные флюктуации органа управления объектом.

Известны также системы автоматического управления, содержащие селектор выбора промежуточного по величине сигнала, первый вход которого связан с выходом датчика сигнала непосредственно, а второй вход — чер!з корректирующий фильтр, на третий вход селектора подан нуловой онгнвл (2J

Недостатком таких систем являетея то, что они могут быть использованы только при пентрированных сигналах расс огласования.

Из известных систем наиболее блткькой ио технической сущности является система автоматического управления, содержащая первый корректирующий

647647 фильтр, измеритель скорости, измеритель рассогласования, выход которого соединен со входом первого дифференциатора, с первым входом селектора и с первцм. входом первого сумматора, вто- 3 рой вход которого соединен с выходомвторРго дифференциатора, а выход со вторым входом селектора, третий вход которого соединен с выходом второго корректирующего фильтра, а 10 выход - со входом блока,формирования сигнала управления, выход которого через исполнительный механизм соединен со входом объекта выходы которого соединены со входами измерителя 15 рассогласования и измерителя скорости (3 едостатком этой системы является то, что наряду с подавлением высокочастотной составляющей сигнала рас- 20 согласования теряется информация о быстрых изменениях выходного сигнала„ объекта, а это приводит к необходимости снижения добротности системы, вследствие чего понижается ее точность. При 2 этом имеют место значительные флюктуации исполнительного органа при парировании действующих на систему возмущений..

Пель изобретения — повышение точ- ЗО ности и быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены два сумма тора, причем выход первого дифференциатора соединен с первым входом вто- 35 рого сумматора, второй вход которого через первый корректирующий фильтр соединен с выходом измерителя скорости и первым входом третьего сумматора, а выход - со входом второго диф- 40 ференциатора, выход селектора соединей со вторым входом третьего сумма тора, выход которого соединен со входом второго корректирующего филера.

Блок-схема системы представлена на чертеже. В схему включены. измеритель рассогласования 1, измеритель скорости 2, селектор 3, блок формирования сигнала управления 4, исполнительный механизм 5, объект 6, первый второй и третий сумматоры 7, 8, 9, первый и второй дифференциат6ры 10, 11 первый и второй корректирующие фильтры 12, 13.

Кроме того введены следующие обозначения: U < — выходной сигнал I -ro функционального блока, где -номер функционального блока, m! d -оператор выбора промежуточного по величине сигнала.

Селектор 3 в системе предназначен для выбора промежуточного сигнала из сигналов g> Ц. U © в текущий момент времени Ъ = m d(01, 7,,Ь)

Система работает следующим образом. В дифференциаторах системы формируются сигналы:

0 а, -, 1-И Ю =. П8

) ЗФ1 l (p> 1 где 7, 1О 11 - постоянные времени диф> и ференциатора 10 и 11, С вЂ” коэффициент усиления дифференциатора 11.

На второй вход селектора 3 подается сигнал с выхода сумматора 7:

7 1 Ир

Причем Q 2> — >> где 4>2P>t

>О, 2>

gt t, >p+ g -передаточная функция первого корректирующего фильтра 12.

Задавая постоянную времени корректирующего фильтра 12 равной постоянной времени дифференциатора 10(ъ><-, ) получим, что выходной сигнал сумматора

7 связан с выходными сигналами измерителя рассогласования 1 и измерителя скорости 2 следующим соотношением

Р

7 (/„ рФ1)(С„1ФЙ " Й

На третий вход селектора 3 поступает сигнал обратной связи

1 Э n (Э 2>> >p+i

rae 5,> -постоянная времени второго корректирующего фильтра.

При прохождении сигнала )JAN на выход селектора 3 имеем U Ö =X-y

При прохождении сигнала U7 на выход селектора 3, учитывая то, что Q = и получим 3 3 - 7 = Х "- О., где Х приведенное по второму входу селектора

3 входное воздействие Х

ЭЛ

)(=1 . Х. (,О Ц(пr Ц 647647 где у""- CO@et ,20

Таким образом, в системе осуществляется нелинейная фильтрация входного воздействия Х, при которой высокочастотные составляющие входного воздействия подавляются, при этом граница частот определяется коэффициентом усиления второго дифференциатора 1 1.

ФТФ, Увеличение постоянных времени дифференцируюших звеньев 10 и 11 несколько

"размывает" границу интервала фильтра» ции, что допустимо, поскольку точная граница между спектром полезной и шумовой составляющими входного воздействия Х в сигнале измерителя рассогласования 1, как правило, неизвестна.

Оценка эффективности предлагаемой системы проведена при моделировании управления самолетом. Измерителем рассогласования служит радиовысотомер, измеряющий расстояние до земной по- 4о верхности: E= ц - Х, где Х -абсолютная высота рельефа относительно уровня моря, Ч - высота полета самолета относительно того же уровня. Измеритель скорости фиксировал сигнал, .4S пропорциональный вертикальной скорости самолета. Величины Х И У непосредственно не измеряются.

При моделировании получено, что точность стабилизации выше на 30-40% а среднеквадратическое значение оч

При прохождении сигнала Ц З на Вы ход селектсра 3 имеем

1 г 2

Это означает, что измеритель рассогласования 1 отключен от блока формирования сигнала рассогласования и не учась вует в процессе управления, а прираше- 0 ние выходного сигнала объекта на интерsane времени, когда U = Ц определяется интегрированием сигнала измерителя скорости 2..", клонения регулирующего органа (руля высоты) уменьшено на 50-60%, по сравнению с известными системами.

Формула изобретения

Система автоматического управл ъния, содержащая первый корректирующий фильтр, измеритель, скорости, измеритель рассогласования, выход которого соединен со входом первого дифференциатора с первым входом селектора и с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго дифференциатора, а выход — со вторым входом селектора, третий вход которого соединен с выходом второго корректирующего фильтра, а выход - со входом блока формирования сигнала управления, выход которого через исполнительный механизм соединен со входом объекта, выходы которого соединены со входами измерителя рассогласования и измерителя скорости, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы в ней установлены два сумматора, при чем выход первого дифференциатора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого через первый корректирующий фильтр соединен с выходом измерителя скорости и первым входом третьего сумматора, а выходсо входом второго дифференциатора, выход селектора соединен со вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен со входом второго корректирующего фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Красовский A. А. и др. Основы автоматики и технической кибернетики.

Госэнергоиздат, 1962, с. 329-330, 2. Авторское свидетелЬство СССР

М 197721, кл. Gt 05 Р 1/ОО,.

26.04.66.

3. "Автоматика и телемеханика", N 12, 1971, с. 123.

647647

1

Составитель Г. Нефедова

Редактор д. Зубов ТехредД. Алферова Корректор А. Власенко

Закаэ 306/39 Тираж 1014 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннЛ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП .Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4