Релейный регулятор

 

РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий первый сумматор, соединенйый первым выходом с входом трехпозиционного релейного элемента, и второй сумматор, выход которого через интегратор соединен с входом первого сумматора, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения возможности независимого регулирования характеристик переходного процесса , в него введены ограничитель и последовательно соединенные усилитель с зоной нечувствительности, подключенный входом к второму выходу первого сумматора, и коммутатор, соединенный выходом с первым входом второго сумматора, а управляющим входом - с выходом трехпозиционного релейного элемента, второй выход интегратора через ограничитель подключен к второму входу второго сумс матора . (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3(51) С 05 В 11 42

ГОСУДЮСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 3502485/18-24 (22) 20;10.82 (46) 07 ° 02.84. Бюл. Р 5 (72) A.ß.Áè÷óöêèé, Б.В.Вдовиченко и Г ° Я.Леденев (53) 62-50 (088. 8) (56) 1. Патент ФРГ Р 1914346, кл. G 05 В 11/18, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 631865, кл. С 05 В 11/42, 1978 (прототип) . (54) (57) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содер" жащий первый сумматор, соединенный первым выходом с входом трехпоэиционного релейного элемента, и второй сумматор, выход которого через интегратор соединен с входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения воэможности независимого регулирования характеристик переходного процесса, в него введены ограничитель и.последовательно соединенные усилитель с зоной нечувствительности, подключенный входом к второму выходу первого сумматора, и коммутатор, соединенный выходом с первым входом второго сумматора, а управлякщим входом — с выходом трехпозиционного релейного элемента, второй выход интегратора через ограничитель подключен к второму входу второго сумматора.

1071995

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может найти использование в системах управления инерционными объектами, например поворотными стендами, в промышленных роботах. 5

Известен электрический регулятор, содержащий трехпозиционный релейный эдемент, охваченный периодической обратной связью с изменяемой постоянной времени (1). IG

Недостаток регулятора состоит в том, что величина перерегулирования по скорости в переходных процессах зависит от начального возмущения и не может быть задана заранее до начала работы. Это ведет, например, к непроизводительным энергозатратам в переходном процессе при управлении инерционными объектами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулирующее устройство, содержащее первый сумматор, выходы которого через релейный элемент и напрямую соединены со входами второго сумматора, выход которого через интегратор соединен со входом первого сумматора (2 1.

Величина перерегулирования при отработке начального возмущения по скорости в этом устройстве также растет с увеличением возмущения.

Кроме того при управлении инерционными объектами необходимо согласовать параметры импульсного режима работы релейного лемента (скользя- 35 щий режим) с частотными характеристиками силовых исполнительных органов. При этом не представляется возможным одновременно удовлетворить требования к параметрам скользящего 4() режима (длительность управляющего импульса, частота, скважность) и обеспечить заранее выбранную величину перерегулирования н переходном процессе. 4 f

Цель изобретения — обеспечение возможности независимого регулирования таких характеристик переходного процесса, как величина перерегулирования и параметры скользящего режима.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый сумматор, соединенный первым выходом со входом трехпозиционного релейного элемента, и второй сумматор, выход которого через интегратор соединен со входом первого сумматора, дополнительно введены ограничитель и последовательно соединенные усилитель с зоной нечувствитель ности, подключенный входом ко второму выходу первого сумматора, .и коммутатор, соединенный выходом с первым входом второго сумматора, а управляющим входом — с выходом 65 трехпозиционного релейного элемента, второй выход интегратора через ограничитель подключен ко второму входу второго сумматора., На фиг. 1 представлен регулятор для системы управления инерционным объектом; на фиг. 2 - фазовая плоскость.

Регулятор. (фиг. 1) содержиr первый сумматор 1, первый выход которого через трехпозиционный релейный элемент 2 подключен к управляющему входу коммутатора 3, а второй выход — через последовательно соединенные усилитель 4 с зоной нечувствительности и коммутатор 3 соединен с первым входом второго сумматора 5.

Выход сумматора 5 соединен со входом интегратора 6. Первый выход интегратора 6 соединен со входом первого сумматора 1, а второй — через ограничитель 7 соединен со вторым входом сумматора 5.

Динамика регулятора описывается следующей системой уравнений:

E =.--md (Uj, 2 =: (-(U) > Я)- Ä, (Z t, .U =Е-z (o1=UÄ, Е(а)=а,, Z(o) =o, где Š— ошибка регулирования; сигнал. обратной связи„.

U — управляющий сигнал; Т 1- нормированный трехпозиционный релейный элемент 2 с по.— .рогом срабатывания U

F(UI — характеристика усилителя 4 с коэффициентом усиления К и зоной нечувствительности 0„; г (-(- характеристика ограничителя с зоной линейности начальное возмущение по о скорости.

Ври отрабо ке начальных возмущений теоретически яогут возникнуть три типа движений, отличающиеся режимом работы релейного элемента: только скользящий режим; сначала непрерывный, а затем скользящий режим; только непрерывный режим.

Первый тип возникает, если начальное возмущение удовлетворяет условие /kp /(F (U„), Второй и =ретий — когда (E< /> F (U„) .

На фиг. 2 штриховкой обозначены области, где возможно возникновение скользящего режима. Границы окончания скользящего режима огр (п) огр((и определяются только параметрами ограничителя.

Кривые АВ и СЭ соответствуют моменту окончания непрерывного режима работы релейного элемента при начальном возмуще:ии фо /> F (U ) .

Существенно, что эти кривые имеют асимптоты:

1071995

Фиг.2

Составитель В.Кузин

Редактор Н.Егорова Техред H.Метелева Корректор Г.Решетник

Заказ 121/38 Тираж 842 Подписное

ВННИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 кривая A> - Е=- (у рр(0 и (к кривая Cg - я= ОГО (2л! ("„ +п (K где Е „ (2„) - величина йолки ограничителя 7.

Выбором параметров К и U усилителя 4 легко добиться выполнения неравенства (при заданном пороге срабатывания Оп)

Е(0„)-miêúî (г)

В этом случае кривая AB будет лежать выше (кривая СЗ ниже) характеристики Е+ = -Е„ р(Г О„), и процесс отработки начального возмущения всегда будет заканчиваться скользящим режимом. Тем самым величина перерегулирования по скорости в переходном процессе не превышает полки ограничителя р и (Ер), которую можно настроить заранее.

Параметры скользящего режима, возникающего на границе /0/- Оп, определяются значением F(U„) . Например, длительность командного импульса равна 7 = —.= ., при 0 0

Г О tе+f (е-u )-Р(Ч при 0 О где Н вЂ” гистерезис релейного элемента 2.

Величину F (и„) выбирают, исходя иэ характеристикй конкретных исполнительных органов. При фиксированном значении Г(u„)= К(O„ -U<) потребный коэффициент усиления К формируется путем соответствукщей настройки зоны нечУвствительности 0н Уси= лителя 4.

Так как параметры ограничителя 7 (S можно настраивать независимо от параметров усилителя 4, тем самым обеспечивается независимость регулирования рассматриваемых характеристик переходного процесса. Это свойство регулятора позволяет достаточно просто приспосабливать его для управления объектами, значительно отличающимися своими инерционными характеристиками.