Двухканальный интегратор для систем автоматического управления

 

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано в системах автоматического регулирования широкого класса при наличии переменных задающих воздействий. Сущность изобретения: двухканальный интегратор содержит блок 1 выделения сигнала положительной полярности, два алгебраических сумматора 2, 9, два нелинейных элемента .7, 14 с зоной нечувствительности , два масштабных усилителя 4, 11, два интегрирующих усилителя 3, 10, два блока 6, 13 сравнения, сумматор 15, блок 8 выделения сигнала отрицательной полярности , два ключа 5, 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ И СТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зцз G 06 G 7!18

ТОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

00 Э

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902100/24 (22) 2 1.11.90 (46) 30.01.93. Бюл. ¹ 4 (71) Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (72) А.М. Пучков (56) 1. Бесекерский В.А. и Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. M., 1972, с. 204, 2. Авторское свидетельство СССР

Q 1695330, кл, G 06 6 7/186, 1989.. (54} ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ИНТЕГРАТОР ДЛЯ

СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

„„ЯЦ„„1791827 А1 (57) Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано в системах автоматического регулирования широкого класса при наличии переменных задающих воздействий.

Сущность изобретения: двухканальный интегратор содержит блок 1 выделения сигнала положительной полярности, два алгебраических сумматора 2, 9, два нелинейных элемента.7, 14 с зоной нечувствительности, два масштабных усилителя 4, 11, два интегрирующих усилителя 3, 10, два блока 6, 13 сравнения. сумматор 15. блок 8 выделения сигнала отрицательной полярности, два ключа 5, 12. 1 ил.

1791827

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано в системах автоматического регулирования широкого класса при наличии переменных задающих воздействий.

В качестве известных решений следует отметить распространенное применение непосредственно интегрирующих звеньев для достижения требуемого астатизма в системах автоматического управления {САУ) (1); Основу решений составляет подача на интегрирующее звено (интегрирующий элемент, интегрирующий усилитель) сигнала управления или компоненты этого сигнала, например рассогласования. В замкнутом контуре регулирования обеспечивается при этом сведение к нулю сигнала на входе интегрирующего элемента, Тэк, при регулировании с интегральным законом по рэссогласованию достигается астатизм I-ro порядка, установившееся значение регулируемой координаты Хр равно задающему воздействию gal рассогласование Я = 93яд, Хр сводитсЯ к нУлю.

Известные решения имеют существенный недостаток для систем автоматического регулирования с существенно переменными задающими воздействиями, состоящий в следующем. При изменении сигналов goal на этапах перекладки со сменой полярности или при периодических воздействиях наи-, нтегрированный сигнал предшествующей полярности входного сигнала на интегральном элементе создает затягивание процесса по отработке измененного сигнала gaap, что сужает положительные свойства интегрирующих элементов, ухудшая характеристики регулирования САУ по точности и быстродействию. Наиболее близким техническим решением является интегратор по (2).

Целью изобретения является разра. ботка интегратора. лишенного отмеченных недостатков, т.е. расширение области применения и повышение точности.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого интегратора.

Интегратор содержит блок 1 выделения сигнала положительной полярности, первый алгебраический сумматор 2, первый интегрирующий усилитель 3. первый масштабный усилитель 4, первый ключ 5, первый блок сравнения 6, первый нелинейный элемент с зоной нечувствительности 7, блок выделения сигнала отрицательной полярности 8, второй алгебраический сумматор 9, второй интегрирующий усилитель 10, второй масштабный усилитель 11, второй управляемый ключ 12, второй блок сравнения 13, второй

+ я при я с О, (Оприя= О; соответственно, с выхода блока 8 снимается

40 сигнал отрицательной полярности — (япри я с О. (О при я 0. (2) 45 Пусть сигнал я > О, тогда с блока 1 сигнал я = я а с блока 8 сигнал я= О. Сигнал

) я поступает на сумматор 2, сигнал с выхода которого я и формируется в виде:

+ + + я и = я U о.с.

50 (3) при этом для этого случая U+o, = О, так как ключ 5 нормально разомкнут (ниже будут пояснены условия его замыкания).

Таким образом, в этой ситуации я и=я (4) и сигнал я и поступает на интегрирующий усилитель 3, в котором начинается процесс нелинейный элемент с зоной нечувствительности 14 и сумматор 15.

На чертеже обозначено: я — входной

+ сигнал для интегратора; я, я - — положи5 тельная и отрицательная компоненты сигнала c; U+o.<., U о,с. — сигналы обратных связей по каналам положительной и отрицательной интегральным составляющим, соответственно; +p, — р — уставки зоны

10; я и, яи — входные сигналы для интегральных усилителей;

U+H, U н — выходные сигналы с нелинейных элементов; U, U — выходные сигналы каналов положительной и отрицательной интег15 ральных составляющих соответственно; U— выходной сигнал интегратора, Интегратор работает следующим.образом. Доминирующее интегрирование в предлагаемом интеграторе осуществляется

20 по одному из двух каналов: положительной и отрицательной компонентам входного сигнала я. Канал интегрирования положительной компоненты включает в себя блоки.

1, 2 и 3; отрицательной — блоки 8, 9 и 10, В

25 сумматоре 15 интегральные компоненты суммируются. Группы блоков 4,5,б,7 и

11,12,13,14 обеспечивают регуляцию процессов смежных компонент, безударно сводя их до нулевого уровня. Входной сигнал

30 я поступает на блоки 1 и 8 для селектирования сигналов положительной или отрицательной составляющих соответственно, С выхода блока 1 снимается сигнал положи+ тельной полярности F., т,е.

1791827 интегрирования, выходной его сигнал V ра+ вен;

U = Ки.(F и dt, (5) где Ки — передаточный коэффициент интегрирующих усилителей.

Сигнал 0 поступает на сумматор 15.

Сигналы E и и U поступают í" блоки 13 и 14, соответственно, для управления снятием отрицательной компоненты U . Для этого сигнал V проходит через нелинейный элемент с зоной нечувствительности 14, величина эоны нечувствительности которого р выбирается из условия отстройки от флуктуаций и дрейфа интегратора, а также может быть увеличена по условию достижения достаточно достоверного уровня интегрирования рабочего сигнала.

Таким образом на выходе этого звена

+ сигнал U н формируется в виде:

+ 0 при 0 ð, 0н

О при U (p (6) Сигналы с и U н сравниваются в блоке сравнения 13, который вырабатывает сигнал Аг а случае наличия этих сигналов, т.е, 1 при к ) 0 и UH >О,,+ +

Аг =

0 при a: < 0 или U„< О.

По команде Аг ключ 12 замыкается, и интегрирующий усилитель 10 замыкается на себя через обратную связь: усилитель 11 и сумматор 9, т.е.: яи=Е Uoñ.=Е Кс U (8) где Кс — передаточный коэффициент усилителей 11 и 4, определяющий постоянную времени Т замкнутого контура интегрирующего усилителя, т.е. в соответствии с (5) и (8) Т=

Ки Кс (9) Величина Т подбирается достаточно малой — на порядок и более меньше постоянной времени замкнутого контура регулирования обьектом, в который включается интегратор, поэтому переходной (собственной) составляющей компоненты U можно пренебречь, и сигнал 0 = U в этом режиме.

При смене полярности сигнала о сигнал я становится равным О в соответствии с (1).

Сигнал Аг также становится равным 0 — в соответствии с (7), Ключ 12 возвращается в нормальное разомкнутое состояние. Идет процесс интегрирования каналом интегрирования отрицательной компоненты

5 входного сигнала. Сигнал еи блока 9 определяется.

Е и = Uo.с. = K (10) 10 В интегрирующем усилителе 10 сигнал интегрируется по аналогии с (5);

U:; — Ки f Eu dt.

15 Сигнал.0 подается в сумматор 15 и на нелинейный элемент 7, При достижении U < — p на выходе блока 7 появляется сигнал U H, отличный от нуля;

20 — U при 0 < — р, Опри0 > — p, (12) Сигналы о и 0 H подаются на блок сравнения 6, с выхода которого сигнал A) = 1 по аналогии с (7), но при уровнях e < О и

0н<0:

1 при е. <Ои О, <0, 30 О„„,— О,ли„;,>О

В (7) и (13) нижние условия даны с избы+ + точностью, поскольку сигналы е, U н могут быть либо равными нулю, либо больше нуля; соответственно я и U могут быть либо равными нулю, либо меньше нуля.

Сигнал А1 замыкает ключ 5 и, соответственно, интегрирующий усилитель 3 через усилитель 4 и блок 2, сводя наинтегрирован+ ный ранее сигнал U к нулю за достаточно малый промежуток времени. Таким образом,, сигнал U = U + U — 0 .

Формула изобретения

Двухканальный интегратор для систем автоматического управления, содержащий блок выделения сигнала положительной полярности и блок выделения сигнала отрицательной полярности, объединенные входы которых являются входом интегратора, первый и второй интегрирующие усилители, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом интегратора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в него введены два блока сравнения, два ключа, два нелинейных элемента с зоной нечувствительности, два масштабных усилителя и два алгебраических

1791827 с

Составитель А. Пучков

Техред М.Моргентал Корректор Л. Лукач

Редактор Н. Пигина

Заказ 153 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 сумматора, первый вход первого алгебраического сумматора соединен с выходом блока выделения сигнала положительной полярности и первым входом второго блока сравнения, а выход —. с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные первый ключ и первый масштабный усилитель соединен с вторым входом первого алгебраического сумматора. первый вход второго . алгебраического сумматора соединен с выходом блока выделения сигнала отрицательной полярности и с первым входом первого блока сравнения, а выход — с входом второго интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные второй ключ и второй масштабный усилитель соединен с вторым входом второго алгебраического сумматора, выход пер5 вого интегрирующего усилителя через второй нелинейный элемент с зоно нечувствительности соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго

10 ключа, а выход второго интегрирующего усилителя через первый нелинейный элемент с зоной нечувствительности соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с управляющим

15 входом первого ключа,