Способ компенсации запаздывания быстродействующих магнитных усилителей в системах автоматического регулирования

Авторы патента:

G05B17 - Системы с использованием моделей или моделирующих устройств (G05B 13/00,G05B 15/00,G05B 19/00 имеют преимущество; аналоговые вычислительные машины для моделирования отдельных процессов, систем или устройств; например моделирующие устройства G06G 7/48)

G05B11/06 - в которых выходной сигнал является непрерывной функцией отклонения от заданной величины, т.е. непрерывные регуляторы (G05B 11/26 имеет преимущество)

«оесонхмне„ к;ига-.нт,, .: : : ч gì ию

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

26925l

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 19.1Х 1968 (№ 1270989/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17.1V.1970. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 31 VII.1970

Кл, 21с, 46/50

ЧПК G 05Ь 17/00

G 05Ь 11/06

УДК 621.316.71(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

М. А. Боровиков, А, П. Инешин и Г. В. Логинов

Заявитель

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ЗАПАЗДЬ1ВАНИЯ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МАГНИТНЬ1Х УСИЛИТЕЛЕЙ

В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

11 вму вЂ” вЂ” Кму е вх 1p) Данное изобретение относится к системам автоматического регулирования (CAP), в частности к способу компенсации запаздывания, которое влияет на динамические свойства и устойчивость CAP.

Известен способ компенсации запаздывания с помощью упреждающего сигнала отрицательной обратной связи.

Предлагаемый способ отличается тем, что снимают сигналы с рабочих обмоток магнитного усилителя, суммируют их и результат через фильтр-модель объекта регулирования подают на вход системы регулирования. Это позволяет упростить систему автоматического регулирования с быстродействующим магнитным усилителем.

Предложенный способ пояснен чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема

САР с быстродействующим магнитным усилителем (БМУ) и компенсацией запаздывания по известному способу, где:

W вЂ передаточн функция регулятора;

Ё, вЂ передаточн функция объекта регулирования;

W>„ вЂ передаточн функция модели объекта;

К„ е вЂ” Р= вЂ” передаточная функция БМУ.

На фиг. 2 вЂ” однофазный двуполупериодный БМУ; на фиг, 3 вЂ” кривые напряжений на рабочих обмотках; на фиг. 4 вЂ” трехфазная одпополуперподная схема МУ.

Как известно, по своим динамическим показателям быстродействующие мапштпые усилители (БМУ) эквивалентны звену чистого запаздывания, имеющего передаточную функцию:

Поэтому и системы автоматического регулирования (САР), содержащие БМУ, могут быть классифицированы как системы с запаздыванием.

15 В системах с относительно большим коэффициентом усиления, т. е. в системах высокой точности, запаздывание БМУ принципиально ограничивает возможности системы в смысле динамических показателей.

20 Принцип получения упрежденного сигнала в БМУ, составляющий существо предлагаемого изобретения, может быть пояснеи следующим образом. Рассмотрим в качестве примера работу однофазного двуполупериодного

25 БМУ (фиг. 2), предполагая для простоты,что в управля|ощий полупериод на рабочих обмотках усилителя наводится синусоидальная э.д.с.

На фиг. 3 (а и б) приведены кривые напря30 жений на рабочих обмотках. Как следует из

269251 принципа действия МУ, площади, ограниченные кривой рабочего напряжения Uð в рабочий и управляющий полупериоды в установившемся режиме равны. Поэтому среднее значение суммы напряжений на рабочих обмотках сердечника А и сердечника В (AUp Урл + Урв) pi|8110 нуJIIo, а cBM3 c) MMH изменяется с двойной частотой по сравнению с ч а стотой сети.

Пусть в момент t< происходит скачкообразное увеличение входного сигнала U БМУ, вызывающее увеличение выходного напряжения. Этот момент совпадает с началом рабочего полупериода для сердечника А, когда рабочая обмотка Ж рл подключена к сети, поэтому форма напряжения на ней не изменится, не изменится также и выходное напряжение в этом полупериоде. Но для сердечника В момент t< является началом управляющего полупериода, когда рабочая обмотка отключена вентилем от сети и скорость размагничивания определяется лишь цепью управления. Поэтому скорость размагничивания уменьшится (приращение входного сигнала положительное), уменьшится и величина э.д.с., наводимой в этом полупериоде на обмотке

Wðä . В следующем полупериоде сердечники меняются ролями; «поглощенное» обмоткой

Врд напряжение уменьшается на величину площади Л5, определяющую и приращение выходного напряжения U „Рассматривая реакцию БМУ на скачок входного сигнала относительно среднего значения U, выходного напряжения, заключают, что БМУ является звеном чистого запаздывания (временем запаздывания следует считать интервал от момента приращения входного сигнала до начала полупериода, в котором выходное напряжение приобретает установившееся значение).

B интервале запаздывания т=4 вЂ” t в кривой суммы Uðä+ Урв нарушается равенство между положительной и отрицательной площадями, т. е, появляется среднее напряжение, которое и может быть использовано как упреждающий сигнал.

Так, если иметь идеальный фильтр, не пропускающий четные гармоники, то в интервале 12 вЂ” 11 может быть выделен идеальный упреждающий сигнал U,, в виде прямоугольного импульса, как изображено на графике (фиг. З,д). Разложение этого сигнала на две составляющие показывает, что его изображение подчиняется выражению:

U, (p) = К„У (1 вЂ” е-р ), т. е. выделенный сигнал может служить упреждающим. Эксперименты показывают, что для выделения упреждающего сигнала из помех (напряжение четных гармоник может рассматриваться как помеха), не требуется применения высококачественных фильтров средних значений; вполне удовлетворительные результаты получаются при использовании простейших фильтров низких частот, которые одновременно и служат моделью объекта в цепи упредителя.

На фиг, 4 представлена трехфазная однополупериодная схема МУ, в которой упреждающий сигнл снимается посредством суммирующих омических делителей (звезда сопротивлений) и затем подается на фильтр-модель О >. (р) объекта регулирования без запаздывания.

Предмет изобретения

Способ компенсации запаздывания быстро35 действующих магнитных усилителей в системах автоматического регулирования с помощью упреждающего сигнала отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что, 4О с целью упрощения способа, снимают сигналы с рабочих обмоток магнитного усилителя, суммируют их и результат через фильтр-модель объекта регулирования подают на вход системы регулирования.

269251

1!! иг Ф

Составитель 3. В. Маркова

Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. М. Сигал

Редактор Поздняя

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2087/9 ® Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Когяитста по дслагя изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5