Релейно-импульсный регулятор

 

Изобретение относится к техническим средствам систем автоматического регулирования и может быть использовано для регулирования и управления различными динамическими объектами и технологическими процессами . Целью изобретения является расширение области применения за счет увеличения диапазона входных сигналов регулятора и повышение динамической точности. Регулятор содержит сравнивающий элемент 1, первый 2 релейный элемент с зоной нечувствительности , формирователь 3 управляющего сигнала, первое 4 апериодическое звено, второе 5,... (п+1)-е 5П апериодические звенья и второй 64...(п+1)-й б релейные элементы с зо ной нечувствительности. При использовании предлагаемого регулятора расширяются функциональные возможности регулирования за счет возможности сопряжения конкретных величин ограничений выходных напряжений апериодических звеньев и конкретных датчиков входного сигнала. Отмечается понижение энергопотребления и уменьшение перерегулирования. 2 ил. о « /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (1)5 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - " :!..

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4479326/24 (22) 23,06.88 (46) 07.04.91. Бюл. и - 13 (72) А.Я.Бичуцкий и Г.Я.Леденев (53) 62-50 (088.8) (56) Уткин В.И, Скользящие режимы и их применение в системах с переменной структурой ° Yi. Наука, 1974, с. 13.

Авторское свидетельство СССР

796785, кл. С 05 В 11/01, 1976. (54) РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к техническим средствам систем автоматического регулирования и может быть использовано для регулирования и управления различными динамическими объектами и технологическими процессами. Целью изобретения является расширение области применения за

Изобретение относится к техническим средствам систем автоматического регулирования и может быть использо- нано для регулирования и управления различными динамическими объектами. и технологическими процессами.

Целью изобретения является расширение области применения за счет увеличения диапазона входных сигналов регулятора и повышение динамической точности регулирования.

На фиг.l приведена структурная схема релейно-импульсного регулятора; на фиг.2 — фазовые траектории системы управления с релейно-импульсным регулятором.

2 счет увеличения диапазона входных сигналов регулятора и повышение динамической точности. Регулятор содержит сравнивающий элемент 1, первый

2 релейный элемент с зоной нечувствительности, формирователь 3 управляющего сигнала, первое 4 апериодическое звено, второе 5 ... (п+1)-е 5, апериодические звенья и второй

6 . ° .(n+1)-й б„ репейные элементы с зоной нечувствительности. При использовании предлагаемого регулятора расширяются функциональные возможности регулирования за счет возможности сопряжения конкретных величин ограничений выходных напряжений апериодиQ ческих звеньев и конкретных датчиков Е входного сигнала. Отмечается пониже- ние энергопотребления и уменьшение перерегулирования. 2 ил. С::

Релейно-импульсный регулятор содержит сравнивающий элемент 1,первый

2 релейный элемент с зоной нечувстви-.. тельности, формирователь 3 управляющего сигнала, первое 4 апериодическое звено, второе 54... (и+1)-е 5п апериодические звенья и второй 6 ...(и+1)-й б„ релейные элементы с зоной нечувствительности.

На фиг.1 и 2 введены следующие обозначения: а0...а  — выходные сигналы соответственно первого

4...(n+1)-го 5> аперио-. дических звеньев;

U0... U > — выходные сигналы соо т!

640667

То" Т„

Ьа,1. „,..., ° ° ° L4 1 в ветственно первого

2...(n+I)-го.б„ релейных элементов с зоной нечувствительности; зоны нечувствительности соответственно первого

2...(п+1)-го б релейного элемента с зоной нечувствительности; постоянные времени соответственно первого

4...(n+t)-го 5 апериодических звеньев;!

5 участки прямых, ограничивающих линию переключения в правой полуплоскости фазовой плоскости;

S - X — ao = и = const, (1)

- (ТоХ + Х вЂ” hо) ° (2)

Пусть первое 4 апериодическое звено имеет уровень насыщения а

При Х = ао + ho и при Х >О (входной сигнал продолжает возрастать) первый

2 релейный элемент с зоной нечувствительности остается во включенном состоянии, а сигнал S начинает увеличиваться и при S = h< произойдет включение второго 6, релейного элемента. Считаем, что h < — h о = Д, Ь малан величина (Д>0). Если вход— ной сигнал Х продолжает возрастать, то и в новом контуре возникает скользящий режим, для которого

А, AI, Ар 1 ° ° ° A!I

20 точки пересечения фазовой траектории с линиями переключения в системе с релейно-импульсным егулятором; р 25

А ° ÀI, А,...,А< — точки пересечения фазо2 вой траектории с линиями переключения в системе-прототипе.

Формирователь 3 управляющего сигнала представляет собой запаздывающее звено с запаздыванием на выключен ние.

Релейно-импульсный регулятор ра35 ботает следующим образом.

Пусть входной сигнал Х увеличивается от нуля. При достижении сигналом Х значения h срабатывает первый о

2 релейный элемент с зоной нечувст- 40 вительности, выходной сигнал которого поступает на вход первого 4 апериодического звена и формирователь

3 управляющего сигнала. В замкнутом контуре возникает. скольэящии режим 45

Этот режим характеризуется тем,что выходной сигнал сравнивающего элемента I S X — à h = const . Выходо о . ной сигнал U представляет собой последовательность импульсов, частота

50 следования которых fg пропорциональна величине Т Х + Х вЂ” ho, где Х— скорость изменения входного сигнала.

Если частота следования импульсов и о такова, что T „= I (f „,, то ! о о а 55 формирователь 3, управляющего сигнала формирует непрерывный выходной сигнал. Таким образом в скользящем режиме

S =Х вЂ” а — а =h. =const

om (3)

Пусть второе 5 g апериодическое звено имеет уровень насыщения а,„.

Если входной сигнал продолжает возрастать, то при Х ао + а,„+ Ь < остается включенным второй 6 релей— ный элемент с зоной нечувствительности, сигнал S увеличивается до значения h<(h> — h1 = Ь), после чего также возникает скользящий режим, для которого

Я = Х aîâ — а„„- аа= — h =. const. (4)

При дальнейшем увеличении входного сигнала поочередно возникает скользящий режим при S = h (h — h = Д ) и т.д.

Рассмотрим процесс управления на фазовой плоскости Х, Х на примере управления консервативным объектом второго порядка. Линии переключения с использованием релейно-импульсного регулятора L -э L< L< L> L+ в правои полуплоскости и 0- L1-"L - 13- 1.4 и в левой полуплоскости. Линии переключения с использованием известного релейно — импульсного регулятора

L - L L „д в правой полуплоскости и Г, - ь - !.„„в левой полуплоскости.

Линии переключения L (, La, можно найти иэ (2) в предположении, что 1.и - 0 (условие выключения форо мирователя угравляющего сигнала).Точки Х, Х,2 и X — точки достижения соответственно сигналами Uo...Un+q уровня насы1цения (Х = а„ „ + h, Xa. = а, + а„ + п„Хз = aors+ asm +

+ аь,+ Ьа) 1640667

В точках Х, Х и Х> происходит изменение наклона линии переключения, так как постоянные времени апериодических звеньев выбираются в соответствии с неравенством о(< сТтС... с в (5)

Если, например, Тд = Т, линии переключения L < и La имели бы одинаковый наклон. А так как Т, > то, то наклон линии L меньше наклона линии

1.

В известном релейно-импульсном регуляторе в точке Х линия переклю 1 чения Е параллельна оси Х (после достижения уровня насыщения ао,„) .

Рассмотрим движение изображающей точки А (О, 1,) на фаэовой плоскости

Х,Х. Будем предполагать, что после достижения изображающей точкой линии включения L (L ) релейно-импульсный

0 о регулятор формирует непрерывный релейный управляющий сигнал U = — 1

1 (U = +!) до момента достижения

1 этой точкой линии выключения L <, L<, 4 1 и 3 4

- l (+1), то фазовые траектории параболы, если U; = О, то фазовые траектории — линии, параллельные оси ОХ.

Система управления с релейно-импульсным регулятором имеет фаэовую тРаектоРию А->А1 А2- Аз 4 А . Ав A A (точки принадлежат линиям переключения). Система управления с известным релейно-импульсным регулятором имеет фазовую траекторию

А- А -1 А - А -+А -«А - А -+Ае А -+А, — «Ля- А .

При использовании предлагаемого регулятора расширяются функциональные возможности регулирования за счет возможности сопряжения конкрет5 ных величин ограничений выходных напряжений апериодических звеньев и конкретных датчиков входного сигнала. Отмечается снижение энергопотребления и уменьшение перерегу.ирования.

Формула изобретения

Релейно-импульсный регулятор, содержащий сравнивающий элемент, суммирующий вход которого является входом регулятора, выход сравнивающего элемента через первый релейный эле-. мент с зоной нечувствительности соединен с входами первого апериодичес2О кого звена и формирователя управляющего сигнала, выход которого является выходом регулятора, выход первого апериодического звена соединен с первым вычитающим входом сравнивающего

25 элемента, о т л и ч à ю шийся

1тем, что, с целью расширения области применения эа счет увеличения диапазона входных сигналов регулятора и повышения динамической точности, регулятор содержит и релейных элементов с зоной нечувствительности и и апериодических звеньев, выход сравнивающего элемента соединен с входами и релейных элементов с зоной нечувствительности, выход каждого из

35 которых через соответствующее апериодическое звено соединен с соответствующим вычитающим входом сравнивающего элемента.

А!

I 640667

Составитель Б Кирсанов

Редактор Т.Зубкова Техред C. öãóíîâà Корректор Л. Бескид

Заказ 1264 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1р1