Релейно-импульсный регулятор

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение при построении регуляторов систем автоматического управления инерционными объектами, реализующих релейные законы управления. Целью изобретения является увеличение диапазона преобразования входных сигналов . Изобретение заключается в организации линейной зоны згвена предварительного преобразования входного сигнала в два раза большей, чем линейная зона инерционного звена в обратной связи формирователя релейноимпульсных сигналов. При этом в случае использования регулятора в системе автоматического управления переключение , связанное с попаданием в зону нечувствительности релейного элемента, будет происходить ранее, чем в известном регуляторе. Это ведет к уменьшению перерегулирования в системе автоматического управления. 6 ил.

ае oD (1) С 05 В 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и а в1Онснава СВЦВтюъатвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

1 10 ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4443941/24 (22) 23.06.88 (46) 23.04.91. ьюл. У 15 (72) А.Я. ьичуцкий и Г.Я. Леденев (53) 69-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У t280567, кл. G 05 В 11/14, 1984

Патент ФРГ И 1149440, кл. 21с, 46/50, опублик, 1967. (54) РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЬ Й РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение при построении регуляторов систем автоматического управления инерционными объектами, реализующих релейные законы управления. ЦеИзобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение при построении регуляторов систем автоматического управления инерционными объектами, реализующих релейные законы управления.

Целью изобретения является увеличение диапазона преобразования входных сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема регулятора; на фиг. 2 - схема дискриминатора знака сигнала; на фиг. 3 — электрическая схема корректив рующего звена; на фиг. 4 - статические характеристики корректирующего, звена; на фиг. 5 — математическая модель системы автоматического управления, выполненная на базе релейно-им- . .пульсного модулятора; на фиг. 62 лью изобретения является увеличение диапазона преобразования входных сигналов. Изобретение заключается в органиэации линейной зоны звена предварительного преобразования входного сигнала в два раза большей, чем линейная эона инерционного звена в обратной связи формирователя релейноимпульсных сигналов. При этом в случае использования регулятора в системе автоматического управления переключение, связанное с попаданием в зону нечувствительности релейного элемента, будет происходить ранее, чем в известном регуляторе. Это ведет к уменьшению перерегулирования в системе автоматического управления. 6 ил. фазовый портрет движения, изображающий точки моделируемой системы автоматического управления.

Регулятор содержит корректирующее звено 1, первый 2 и второй 3 блоки на базе операционных усилителей,,первый 4 и второй 5 разнополярные источники питания, дискриминатор 6 знака сигнала, коммутатор 7, ключи 8 и 9 автономных каналов коммутатора, формирователь 10 релейно-импульсных сигналов, сумматор t 1, трехпоэиционный релейный элемент 12, инерционное зве- но 13, двуполярный источник 14 питания»

Дискриминатор 6 знака сигнала содержит двухпозиционные релейные элементы (РЭ) 15 и 16.

1644086

1 цию M = ——

Т +1

Кроме того,, (1) (2) у «Ц ° х=у;

1 а = kU — -à °

Т Ф (3) х, хну

ХМ3 при -x> х с х при х Ъ х, (4) при х (-x>,, S=x — а.

В скользящем режиме (б) Корректирующее звено 1 содержит операционные усилители (OY) 17 и 18 с

RC-цепями коррекции (блоки 2 и 3 на базе операционных усилителей).

Релейно-импульсный регулятор работает следующим образом.

При нулевом входном сигнале (от источника напряжения) выходные напряжения OY 17 и OY 18 близки к нулевому 1р уровню, так как оба операционных усилителя находятся в режиме насыщения.

При увеличении входного напряжения

OY 18 переходит в линейный режим ра« боты (статическая характеристика бло- 15 ка 2 приведена на фиг. 4а). При отрицательном входном напряжении на линейную характеристику. работы переходит OY 17, обеспечивая статическую характеристику (фиг. 4б). 2р

Резисторами в цепях отрицательных обратных связей формируется крутизна статических характеристик.

При выходном сигнале, превышающем

,нулевой уровень срабатывает двухпози- 25 ционный РЭ 16 дискриминатора 15, на его выходе "+" появляется нулевой сигнал, переключающий ключ 8 коммутатора 7 в проводящее состояние. Сигнал, с выхода блока 2 поступает на сумма- 3р тор 11. Если сигнал S--х-à «h то

РЭ 12 срабатывает и на вход инерционного звена 13 начинает поступать сигнал постоянного уровня.

Выходной сигнал а звена 13 компен- 35 . сирует сигнал х до тех пор, пока.

S« h, При уменьшении сигнала S до значения S--Ь- Ь где — гистерезис

РЭ 12, последний выключается, сигнал а уменьшается по абсолютной величине . 4p до тех пор, пока не выполнится условие S « h и т.д. Таким образом формируется импульсная последовательность релейных команд на выходе РЭ 12.

Если в результате уменьшения входного сигнала х выходной сигнал блока

2 становится близким к нулю, ключ 8 коммутатора 7 переходит в разомкнутое состояние. 50

I уровня — h. Далее процесс повторяется аналогично описанному.

В зависимости от требуемого линейного диапазона выбираются напряжения

+E, и -Е, каждое из которых превышает по абсолютной величине значение Е 1.

Постоянная времени КС-фильтра (фиг. 3) выбирается исходя из того, чтобы при изменении сигнала х от h до

-h (или наоборот) OY 17 и OY 18 успели перейти из режима насыщения в линейный режим.

Для.подтверждения достижимости положительного эффекта рассмотрим математическую модель системы автоматического управления (фиг. 5). Приняты следующие значения параметров модели, а также виды дифференциальных зависимостей.

Звено 13 имеет передаточную функРассмотрим положение линий переключения на фазовом портрете (х,yj при х 0 О.

При нулевых начальных условиях по х линия включения L имеет вид

L,: х = h.

Выражение для L может быть полу2 чено при подстановке в (6) уравнений (2) и (3), и имея в виду, что на линии выключения U = 0 и S = h

При дальнейшем уменьшении сигнала х выходной сигнал блока 3 уменьшается до такого значения, при котором срабатывает (переходит в нулевое сос- 55

Тояние) РЭ 15, включающий ключ 9 комшутатора 7, и на входе формирователя начинает действовать сигнал х (О, ко-1 торый вызывает срабатывание РЭ 12 по откуда

L у — — (х-h), 1

Т

11иния L формируется при на.сыщении звена 13. В этом случае а=О.

164408

h = E-a

У но, так как а = х-h

Д у = Z Q h — у

Следовательно, а цдс Е, но а =

= х-n„

Следовательно

L> ° х = Е1+Й.

Линия L формируется при насьпцении

4 звена 1. В этом случае х = О; х Е.

Следовательно, из (5) то h+. х = Е, Из аниза полученх результатов 15 следует, что по известному техническому Решению х4 хам=1 а перерегулирование равно т.е. при увеличении h увеличивается Ду.

При выборе Е > Е,+Ь (т.е. х ) х ) перерегулирование, у, вызываемое 25 насьицением звена 1, устраняется, т.е. увеличение диапазона преобразования входных сигналов ведет к уменьшению перерегулирования в релейной системе автоматического управления. 30 формула из обретения

Релейно-импульсный регулятор, со,держащий корректирующее звено, вход

35 которого является входом регулятора, двуполярный источник питания и формирователь релейно-импульсных сигналов, 6 б выполненный в виде трехпозиционного релейного элемента, выход которого, являющийся выходом регулятора, через инерционное звено соединен с инвертирующим входом сумматора, выход сумматора подключен к входу трехпозиционного релейного элемента, а двуполярный источник питания подключен по шинам питания к формирователю релейноимпульсных сигналов, о т л и ч а ю-: шийся тем, что, с целью увеличения диапазона преобразования входных сигналов, в него введены два разнополярных источника питания, значения напряжения которых по абсолютной величине больше максимального значения напряжения двуполярного источника питания, коммутатор и дискриминатор знаka сигнала, а корректирукщее звено ,состоит иэ двух блоков, каждый из ко,торых выполнен на базе операционного усилителя и имеет передаточную функцию, соответствующую передаточной функции корректирующего звена шины питания каждого операционного усилителя подключены к выходу соответствующего разнополярного источника питания и шине нулевого потенциала, при этом входы блоков, выполненных на базе операционных усилителей, объединены, а выходы подключены к информационным входам коммутатора и через дискриминатор знака сигнала — к его управляющим входам, выход коммутатора соединен с неинвертирующим входом сумматора формирователя релейно-импульсных сигналов.

3644086

1644086