Устройство для автоматической настройки систем регулирования

 

Ф ° - . т " 4 я 11 „тя 1 - г

CA ОП И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

М Кч G 05b 13!02

Заявлено 30.1.1971 (№ 1619632!18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 28.7111.1973. Бюллетень № 35

Гасударственный камитет

Савета Министрав СССР аа делам изааретений и аткрытий ДК 621 3 078(088 8) Дата опубликования описания 7.1.1974

Авторы изобретения

Б. В. Новоселов и А. А. Кобзев

ЗаяBI1TC;Iь

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ

СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и:может быть использовано для их автоматической настройки.

Известно устройство для автоматической настройки систем регулирования, содержащее генератор пробных сигналов, выходы которого, подключены соответственно к,первой выходной клемме устройства и первому входу схемы пзмерения и запоминания сдвига фаз, выход которой через последовательно соединенные схему считывания, усилитель и двигатель подключен ко второй выходной клемме устройства, к первой входной клемме кото рого подключен второй вход схемы, измерения и за поминания одвпга фаз.

Однако такое устройство не обеспечивает достаточной точности настройки, позволяет осуществлять настройку систем автоматического регулирования, имеющих амплитудную фазо-частотную характеристику в замкнутом состояниями с простым резонансом, и не пригод но для настройки систем, характеристики которых имеют скачкообразный резонанс, т. е. имеют вид гистерезиса в области резонансных частот.

Цель изобретения — повышение точности настройки и обеспечение автоматической настрой ки как систем автоматического регулирования, амплитудные фазо-частотные характеристики которых имеют простой резонанс, так и систем, характеристики которых имеют скачкообразный резонанс, т. е. расширение функциональных возможностей известного у стройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные реле и триггер, кнопку и два дифференциатора, вход первого пз которых соединен с другим выходом схемы измерения и запоминания сдвига фаз, а выход — с входом триггера и выходом второго дифференциатора> Вход которого через кнопку. подключен ко второй входной клемме устройства, третий

15 выход схемы измерения и запоминания сдвига фаз через замыкающий контакт реле соединен с другим входом схемы считывания.

На фиг. 1 представлены блок-схемы устройства для автоматической настройки систем

20 регулирования и настраиваемой системы; на фиг. 2 — амплитудная фазо-частотная характеристика настраиваемой систсмы; на фиг.

3 — график статической зависимости фазового сдвига выходной величины настраиваемой

25 системы относительно пробного сигнала в функции настраиваемого коэффициента усиления па частоте 0)p=p)), 0)p — частота резонанса.

Блок-схема устройства 1 содержит генера30 тор 2 пробных сигналов, схему 8 измерения . 1, 395806

1о

65,и запоминания сдвига фаз, реле 4 с кoi1тактом 5, схему б С1итыва ния, усилитель 7, двигатель 8, дифференциаторы 9 п 10, триггер 1! и кнопку 12, причем реле 4 с контактом 5, дифференциаторы 9 и 10, триггер 11 и !!нонка 12 образуют логический блок 18.

Бло к-схема настраиваемой системы 14 с0держит чувствительный элемент 15, сумматор

16, блок 17 настраи ваемого коэффициента усиления и основной контур 18.

На фиг. 1 приняты та кисе следующие обозначения:

Х1 — входной сигнал системы;

Х,— выходной сигнал системы;

Х вЂ” ошибка системы;

n — выходная величина;

А, sin oJ t — 1пробный гармонический cilãïàë, подаваемый в систему;

Аэ созс1л1 — пробный гармонический ссигнал, подавас мый в устройство;

+ U„„— положительное напряжение исто шика питания.

На фиг. 3 1приняты следующие обозначения:

К - — коэффициент усиления прямой цепи настраиваемой системы; ср — фазовый сдвиг между проон ым

icIi! IIaaoм и выходной всличш1ой настраиваемой системы.

У стройство работает следующим образом.

Во внутренний контур системы (сумматор

16) с генератора 2 подается пробный гармонический сигнал Л, sin I>I„t.

С!!гнал, сдвинутый на 90, т. е. Л, cos св1>/, с генератора 2 подается в схему 8, на которую также подается выходной сигнал системы. Схема 8 работает таким образом, что .в течение полупериода пробного сигнала в ней

1п роисходит измерение величины и Определен ие знака сдвига фаз подаваемых на нее си1налов, а в течение второго и третьего полу1периодов схемой б с нее считываются этн величины. В то время, как одна часть схемы 8 подключена на считывание, другая часть схемы подключается на измерение. В четвертый полупериод другая часть схемы 8 подключается на считывание, а первая ес часть — на измерение (причем перед измерением происходит сброс запомненных значений) и так далее. Информация о фазовом сд виге передается на схему б по д вум каналам: величина угла — через контакт 5,реле 4, а знак—

H8IIocðåäñòâåí ío. Выходной величиной схемы б является переменное на прянсение (модулирова нное несу щей частотой), величина которого пропорциональна отклонению фазового сд1вига выходного сигнала системы относительно 1пробного сигнала от эталон ного, а фаза его Определяет знак отклонения фазового

Од вига от эталонного. Эталонным фазовым сдвигом, на который настраивается .выходной сигнал системы относительно пробного Сигнала, является угол ср»= — 90 .

П|ри этом Оигналы, поступающие на схему

8 с генератора 2 и выхода системы, совпадают, так как сигнал, поступающий с генера15 го г5

60 тора 2, сдвинут относительно прооного на 90 "

II l и Быхо!с схс 1ы 8, я, слс!Оватслы10, 11 11а выхс!де схемы 6 сигнал равен нул1О.

Так!15! Образом, IJscT;loll J;II п1>опзводи С!1 непрерывно, что позволяет повысить ее точность, причем настройка коэффициента усиления системы К, на оптимальное его значение К,,„, обеспечивается с любого его на чального значения. Прн э1ом настро11 ка за канч:1вается со стороны значений К;)A,,,„,, т. е. на выходе системы из резонанса в момент перехода фазового сдвига через эталонное значение (— 90 ),при изменении его

З11аЯЕ11ИЯ С СР1 ) СР» На СР2 (сР» (СМ. фиг. 3). Если в начальный момент К <К,„,, логичоский блок 18 увеличивает К,- до значения, .при котором возникает резонанс и затем

iipIJ выходе системы из резонанса уме11ьшеннсм Кт обеспечивает ОптимальнУю его настРойIСУ.

Пусть в начале настройки Кт<К,, „,, при этом q", <90 . Так .как во всей области измепенпя настраиваемого параметра фазовый сдвиг выходного сигнала системы относительного пробного сигнала отрицателен, то 13 дальнейшем имеют в виду только е1о зслич:.пу.

Для 11кл1очен11я олока 18 JJeuuxoдимо замкнуть и разомкнуть кнопку 12, в результате 1сго при ее замыкании положительное напряжение +с1„подается на дифференциатор 10, иа выходе которого формируется положительный импульс, псребрасывающий триггер 11 в состояние, при котором срабатывает реле 4, замыкая свой контакт 5. При размыкании кнопки 12 на выходе дифференциатора 1О сигнал не формируется и, следовательно, не изменяется состояние триггера 11. Выходное напряжение, пропорциональное отклонению фазового сдвига выходного сигнала системы от эталонного, т, е, от 90, через замкнувшийся контакт 5 подаегся на схему считывания б.

В этот момент К,-<К,, и,,следовательно, ср<ср» или ср<90 . Управляющий сигнал с выхода схемы считывания, пропорциональный величине и знаку отклонения фазового сдвига относительно эталонного (90 — rg), через усилитель 7 поступает на двигатель 8, который начинает вращаться, изменяя при этом свою выходную величину и и, следовательно, коэффициент усиления К,- в сторону увеличения. При достижении коэффицlгентом уcII ленпя некоторого значения (большого К,„, ) в системе возникает резонанс, при этом фазовый сдвиг выходного сигнала системы, относительно пробного с,гнала приближается к

180, т. е. фазовый сдвиг становится больше эталонного. В результате этого на выходах схемы 8 сигналы изменяются.

При изменении фазового сдвига с ср<ср» на ср)ср„на дифс)1еренциатор 9 подается полонс11тельный скачок на прядения. и на его выходе им!пульс не формируется.

395806

При изменении фазового сди га с q )(q). иа q«I,; иа диффсрсициатср 9 подаст=я отрицатсл)иый скачок напря)кения, и на его выХО IC фО!)М 1Р СТС5! OrP .IÖÛT»;IÜÍIý!11 Имидж Л1>С. перс&!)ась!ва!о)ци)1 триггер 11 в состояние, при,котором обссточивастся реле 4 II размыкается контаl",1 л.

Слсдоват»5!ьио, при изменении фазового сдвига с (г(90" иа (())90, что про)!сходит при увел:ш»H;i.! коэффициснта К; до зиачс- 10 ния, больше оптимального, и возникновении ,при этом в системе резонанса, состоя ше триггера 11 !I реле 4 не изменяется, т. е. выход схемы 3 нс откл(очается от схемы 6. Как только фазовый сдвиг становится больше 15 эталонного (при К,-)К,„, Ii возникновении резонанса), изменяется выходной сигнал схемы считывания 6, и двигатель 8 на шнает вращаться в обратную сторону, уменьшая при этом, коэффициент усиления К, По доспiæåпии .коэф(!)ициентом усиления К,- опт!(мального значения система выходит из резонансл.

При этом фазовый сдвиг, проходя через эталонное значение, изменяется с q )(г,, иа («г; с большой скоростью, что сразу жс фиксируется схемой 8. На дифференциатор 9 при этом подается отрицательный скачок иапря>кеиия, в результате чего IIa его выходе формируется отрицательный импульс, перебрасывающий триггер 11 в состояние, при котором обесточ;1вается реле 4 и размыкается контакт 5. Двигатель 8 останавлигается. Процесс настройки закончен.

В случае, когда начальное значение 1коэф- З5 фициеита усилс ьия К,- больше оптимального, при подаче в систему прооных гармонических сигналов в системе возникает резонанс. Фазовый сдвиг при этом больше эталонного з1!ачения. I IpiH замыкании кнопки 12 триггер 11 40 перебрасывастся в состояние, при котором срабатывает реле 4, замыкая свой контакт 5.

Выходная величина схемы 8, пропорциональная отклонен;по фазового сдвига от эталонного, подастся иа схс)!у считывания 6. С выхода последи»й управляющее напряж»ни» ч»рсз усилитель 7 подается на двигатель 8, которьш умсиыиает коэффициент усилш)шя К,-.

При достижении коэффициентом усиления К,оптимального значения система гыходит из резонанса. При этом фазовый сдвиг быстро измснястся с q.)(г,, иа q(q.;-„Hðîêîä5! через эталоннос значен:(е, в результате чего реле 4 обесточивается, размыкая свой контакт 5.

Двигатель 8 останавливается, процесс настройки закончен.

Предмет изобретения

Устройство для автоматической настройки систем регулирования, содержащее генератор ,пробных сигналов, выходы которого подключены соответственно к первой выходной клемме устройства и первому входу схемы измерения и запоминания сдвига фаз. выход которой через последовательно соединенные схему считывания. усилитель и двигатель:подключен ко второй выходной клемме устройства, к первой входной клемме которого подключен второй вход схемы измерения и запомииаии5! сдвига фаз, от тчпющееся тем, что, с цел(ио расширения функциональных возможностей устройства и повышения точности настройки систем регулирования, оно содержит последовательно соедин»нные реле п триггер, кнопку и два диффсрсициатора, вход первого из которых соединен с другим выходом схемы измерения и за по:(!инания сдвига фаз, а вы од — с входом триггера и выходом второго диффереициатора, вход, которого через кнопку подключен ко второй входной клемме стройства, третий выход схемы измерения и запоминания сдвига фаз через замыкающий контакт рслс соединен с другим входом схемы считывания.

395806 !

Фиг. 1 щдо

Ф)граг))

p/zpad)

-<80

Составитель В. Лукашин

Редактор Т. Иванова Техред T. Курилко

Корректор А. Степанова

Заказ 3510/11 г1зд. ¹ 966

Тираж 780 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета

Совета 1HIIHcTPQB СССР по делам изобретений и открытий

11!оскиа, Я(-35, Раушская паб., д. 4/о юг 5

Типография, пр. Сапунова,