Импульсный регулятор

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель, интегратор , усилитель мощности, трех-позиционный релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющему входу интегратора, (Отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и йлстродействия регулятора, в нем установлены одновибратор и пороговый блок, соединённый входом с выходом предварительного усилителя , а выходом через одновибратор соединенный с вторым входом реле времени. (Л vj 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) 6 05 В 11 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (БИБЛ ":О! с.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3508137/18-24 (22) 29. 10. 82 (46) 07. 07. 84. Бюл. Р 25 (72 ) В. В. Макаров (53) 62-50(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 1004969, кл. G 05 В 11/26, 1981.

2. Кунцевич В.М. и Чеховой tO.Н.

Нелинейные системы с частотно-импульсной модуляцией. Киев, "Техникап 1970 с.42-45 (прототип ) ° (54){57) 1. импульсный РкгулятоР, содержащий последовательно соединен„„SU,» 110178 A ные предварительный усилитель, интегратор, усилитель мощности, трех-позиционный релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющему входу интегратора, :отличающийся тем, что, с целью повышения динамической точности и быстродействия регулятора, в нем установлены одновибратор и пороговый блок, соединенный входом с выходом предварительного усилителя, а выходом через одновибратор соединенный с вторым входом реле времени..

1101787

2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что реле времени содержит элемент НЕ, первый элемент И и первый элемент задержки и последовательно соединенные пороговый элемент, первый RS-триггер, второй элемент И, второй RS-триггер, третий элемент И, второй элемент задержки и элемент ИЛИ, соединенный выходом с выходом реле времени, а вторым входом - с выходом первого элемента задержки, соединенного вхо I g

Изобретение относится к автоматическому управлению, а именно к автоматическим импульсным регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной импульсной функцией от- 5 клонения входного сигнала от заданной величины, и может быть применено в системах автоматического управления различными объектами при использовании в качестве исполнительных устройств электрических исполнительных механизмов постоянной скорости, в. том числе имеющих люфты в кинематических передачах.

Известен импульсный регулятор, содержащий первый сумматор, первым входом подключенный к выходу задатчика, вторым входом - к выходу датчика и входу дифференциатора, а выходом через последовательно соединенные усилитель, интегратор, трехпозиционный релейный блок и второй сумматор — к усилителю мощности, блок задержки и ключ, сигнальным входом подключенный к выходу дифференциатора, управляющим входом — к выходу трехпозиционного релейного блока и входу блока задержки, а выходом - к второму входу второго сумматора, выход блока задержки соединен с управляющим входом интегра- ЗО тора !1 3.

Недостатки этого регулятора заключаются в низких точности и быстродействии.

Наиболее близким к предлагаемому 35 по технической сущности является импульсный регулятор, содержащии последовательно соединенные предварительный усилитель, интегратор, усилитель HÎñòH ттрехпозицион и 40 релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющему входу интегратора (23.

Недостатками известного регулятора являются его низкие динамическая 45 точность и быстродействие, которые дом с выходом первого элемента и, соединенного первым входом с вторым выходом второго R5 .-триггера, а вторым входом - с выходом порогового элемента и с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом через элемент НЕ ко второму входу первого элемента И, R-вход второго

RS-триггера соединен с R-входом первого RS-триггера и с вторым входом реле времени, соединенного первым входом с входом порогового элемента. особенно сильно сказываются в том случае, когда регулятор использу» ется в системе автоматического регулирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости, имеющим нелинейности типа люфт..

Цель изобретения - повышение динамической точности и быстродействия регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном регуляторе, содержащем последовательно соединенные предварительный усилитель, интегратор, усилитель мощности, трехпозиционный релейный блок и реле времени, подключенное выходом к управляющему входу интегратора, дополнительно установлены одновибратор и пороговый блок, соединенный в входом с выходом предварительного усилителя, а выходом через одновибратор соединенный с вторым .входом реле времени.

Причем реле времени содержит элемент НЕ., первый элемент И и первый элемент задержки и последовательно соединенные пороговый элемент, первый RS-триггер, второй элемент И, второй RS-триггер, третий элемент И, второй элемент задержки и элемент

ИЛИ, соединенный выходом с выходом реле времени, а вторым входом - с выходом первого элемента задержки, соединенного входом с выходом первого элемента И, соединенного первым входом с вторым выходом второго RS-триггера, а вторым входомс выходом порогового элемента и с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом через элемент

НЕ ко второму входу первого элемента И, R-вход второго RS-триггера соединен с R-входом первого

RS-триггера и с вторым входом реле времени, соединенного первым входом с входом порогового элемента.

На фиг.1 приведена функциональная схема регулятора; на фиг.2

1101787.структурная схема порогового блока; н а фи r. 3 - структур н ая схема порогового элемента; на фиг. 4 - зпюры напряжений основных функциональных блоков регулятора; на фиг.5— эпюры напряжений элементов логичес- 5 кого блока.

Регулятор содержит предварительный усилитель 1, интегратор 2, трехпоэиционный релейный блок 3, усилитель 4 мощности, элемент ИЛЙ 5, пер- 1О вый 6 и второй 7 элементы задержки, пороговый элемент 8, пороговый блок 9, одновибратор 10, логический блок 11„ содержащий второй 12 и первый 13

RS-триггеры, первый 14, третий 15 и второй 16 элементы И, элемент HE

17, а также испблнительный механизм

18 постоянной скорости, реле 19 времени, первый 20 и второй 21 двухпозиционные релейные элементы, пер- 20 вый 22 и второй 23 инверторы, элементы ИЛИ 24 и 25, первый 26 и второй 27 детекторы, у, — выходной сигнал i-го блока, U > сигнал

;на 1 -ом выходе 1-го блока.

В состав реле 19 времени входят

2 логический блок 11, пороговый элемент 8, первый 6 и второй 7 элемен- ты задержки и элемент ИЛИ 5.

Регулятор работает следующим образ ом.

H а вход предварительного у силителя 1 поступает сигнал Оз„, равный разности между заданным и действительным значениями регулируемого параметра. С выхода предварительного 35 .усилителя 1 сигнала U„=kU поступает на входы интегратора 2 и порогового блока 9. В соответствии . с характеристикой порогового блока 9, (фиг. 1) на его выходе возникает ку- 40 сОчнО пОст Оя нный си гнал U 9 пОлОжи тельной полярности (фиг. 4 ) при каждом изменении знака сигнала V на выходе предварительного усйлиTеля 1. по переднему фрОнту сигнала

U9 осуществляется запуск одновибратора 10, формирующего короткий импульс Ij„o (фиг.4), поступающий на R-входй триггеров 12 и 13 логического блока 11, приводя его тем саьым в исходное состояние.

Одновременно сигнал Б„ интегрируется интегратором 2 и при достижении сигналом 0 на выходе усилителя

4 мощности велйчины, превышающей порог срабатывания g трехпозицион- 55 ного релейного блока 3, происходит срабатывание последнего. . Сигнал U с выхода трехпозиЪ ционного релейного блока 3 .поступает на вход исполнительного меха- . 60 низма 18 cHGTeMbl автоматического регулирования и вход порогового элемента 8. Происходит срабатывание порогового элемента 8. так как era зона нечувствительности устанавли- 65 вается меньше чем величина д, и ступенчатый сигнал Ua поступает в блок 11, на первый вход логического,т.е. íà S-вход первого триггера 13, вызывая его переключение, и на. вторые входы первого 14 и третьего 15 элементов И. Поскольку в исходном состоянии логического блока 11 .на выходах второго RS-триггера 12 отсутствует сигнал U и присутству2 ет сигнал U; то после восстанов;ления исходйого состояния логического блока 11 импульсом U c выхода од новибратора 10, т.е. йри первом появлении сигнала U на выходе порогового элемента 8, на выходе третьего элемента И 15 формируется сигнал

U„,ïðîõîäÿìèé на вход второго элемента 7 задержки, а через элемент

HE 17 - на второй вход второго элемента.И 16 на первый вход которого поступает сигнал с прямого выхода первого BS-триггера 13.

Параметрами элементов логического блока 11 обеспечивается неинвертирование сигнала на втором входе второго элемента И 16, ранее, чем на его первый вход поступает сигнал с выхода первого RS-триггера 13 после переключения последнего. После истечения времени задержки второго элемента 7 задержки по переднему фронту сигнала Ц выходной, сигнал

U элемента ИЛИ 5 осуществляет сброс интегратора 2 до нуля. При этом происходит обратное переключение трехйозиционного релейного блока 3 .и уменьшение до нуля сигнала на выходе регулятора. Таким образом, длительность первого после изменения полярности сигнала на входе в интегратор 2 импульса управления определяется временем задержки второго элемента 7 задержки.

В случае, если после первого импульса происходит изменение полярности сигнала U на входе интегратора 2, то процесс повторяется с тем отличием, что на выходе регулятора сформируется импульс противоположной полярности. В случае, если после первого импульса управления не происходит изменения полярности сигнала на входе интегратора 2, то при последующем срабатывании Ipexпозиционного релейного блока 3 длительность импульса управления определяется временем задержки первого элемента б задержки, так как после окончания первого импульса происходит переключение второго

BS-триггер 12 логического блока 11 и, соответственно, формирование сигнала U + на выходе первого элемента

И 14. Процесс повторяется до тех пор, пока в системе автоматического регулирования не возникнет устойчивый автоколебательный процесс с

1101787 фиг. 2 числом импульсов на полупериоде, равном 1.

При изменении знака сигнала U„ на входе в интегратор 2 происходит измение полярности импульса управления на выходе регулятора и, соответственно, изменение направления движения исполнительного механизма 18 постоянной скорости. U« исполнительного механизма 18 при отсутствии люфта в нем и при длительности первого импульса т после изменения полярности сигнала на входе в интегратор 2 в два раза меньше, чем длительность последуняцих импульсов. В приведенном 15 примере конструкцией регулятора обеспечивается уменьшение в два раза динамической периодической ошибки регулирования при одновременном уменьшении времени регулирования.

При наличии люфтов.в исполнительном механизме длительность первого импульса выбирается с учетом люфта для его компенсации, так как выборка происходит при каждом изменении направления исполнительного механизма.

Анализ работы регулятора позволяет установить, что величина динамической периодической ошибки регулирования может быть уменьшена теоретически до нулевого значения при одновременном уменьшении времени регулирования на 10 - 15%.

»OI7e7

Составитель Ю. Гладков

Техред И.Асталош, Корректор А. Дзятко

Редактор Н.Бобкова

Филиал ППН "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 4765/31 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьятета СССР . по делам изобретений и открытий

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