Корректирующее устройство с релейной характеристикой

 

(и) 435499

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 06.07.72 (21) 1806887/18-24 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 05.07.74. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 14.01.75 (51) М. Кл. G 05Ь 5/01

Гасударственный комитет

Ссвета Министров СССР оа делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Автор изобретения

А. А. Галкин

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С РЕЛЕЙНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИ КОЙ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования.

Известно корректирующее устройство релей ного типа, состоящее из последовательно соединенных запоминающего элемента, линейного безынерционного блока, элемента сравнения, второй вход которого соединен с входом запоминающего элемента, и релейного элемента.

Недостатком этого устройства является то, что скорректированным с его помощью системам свойственны переходные процессы, имеющие значительное перерегулирование. Кроме того, в системах третьего и более высокого порядка, а также в системах с запаздыванием такое устройство возбуждает автоколебания.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей корректи.рующего устройства с релейной характеристи;кой.

Эта цель достигается за счет того, что предложенное устройство дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр и нульорган, блок определения модуля и блок умножения, первый вход которого подключен к выходу релейного элемента, а второй через блок определения модуля к выходу запоминающего элемента, управляющий вход которого связан с выходом нуль-органа. Вход запоминающего элемента соединен с входом фильтра и входом всего устройства.

Благодаря включению на выходе релейного элемента блока умножения, связанного через блок модуля с выходом запоминающего элемента,;выходной, кусочно-постоянный сигнал устройства принимает не два заранее заданных значения, а любые значения, определяемые величиной входного сигнала. Выбирая

10 соответствующую, передаточную фу нкцию введенного в устройство фильтра, можно осуществлять фиксацию входного сигнала в необходимые моменты времени.

15 Схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит запоминающий элемент 1, линейный безынерционный блок 2, элемент сравнения 3, релейный элемент 4, блок умножения 5, блок определения модуля 6, фильтр

20 7 и нуль-орган 8.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на его вход поступает некоторый сигнал х = х (t) и в некоторый момент времени

t; сигнал хь полученный после прохождениях

25 через фильтр 7, равен нулю. В этот момент на выходе нуль-органа 8 появляется управляющий сигнал у и запоминающий элемент 1 фиксирует значение x(t;). На выходе блока определения модуля 6 появляется сигнал зо I >(t ) I

435499

45

3 .Предположим, что затем при 1> 4 сигнал на выходе элемента сравнения 3 будет, например, больше нуля:

z = x(t) — а х(/,))0, где а — коэффициент передачи линейного безынерционного блока 2.

Тогда на выходе релейного элемента будет сигнал v = sign z =+1, и на выходе блока умножения, являющегося выходом всего устройства, получим сигнал и = + (х(Ц .

Это значение выходного сигнала сохраняется постоянным до тех пор, пока: 1) либо входной сигнал x(t) не перейдет порог а.x(t;);, 2) либо не станет равен нулю сигнал

x>®. В первом случае изменяется знак сигнала z, на выходе .релейного элемента 4 появляется сигнал v = 1, и в результате перемножения х(1,) и о = — 1 происходит инвертирование выходного сигнала и =

= — )x(t;) . Во втором случае происходит скачкообразный переход к новому зафиксированному запоминающим элементом значению

x(t; <), где t,+< — следующий за t, момент равенства нулю сигнала xi(t).

На отрезках времени между соседними моментами запоминания (t;; t;+>) (i = 0, 1, 2, ...) работу устройства можно описать уравнением

U= x(t) sign(x(/) — х х(/,)).

Таким образом, выходнной сигнал U, как и в известных релейных устройствах, является кусочно-постоянной функцией. Однако у предлагаемого устройства уровни выходного сигнала ++ х(Ц могут изменяться от одного интервала постоянства к другому.

Если взять входной сигнал х = А sin co t и провести гармоническую линеаризацию предложенного устройства, то получим следующее выражение для эквивалентного комплексного коэффициента передачи:

В,„, = H е ; (1)

Н = — sin ((а));

} = arctg (Н, (2) V> — 1а ><и (ср (о))1} где W» эквивалентный комплексный коэффициент передачи;

Н вЂ эквивалентн амплитудная характеристика;

p — эквивалентная фазовая характеристика; р(в) — фазовая частотная характеристика фильтра 7.

Выражения (:1, 2) показывают, что в отличие от известных релейных устройств эквивалентный комплексный коэффициент, передачи предложенного, корректирующего устройства не зависит от амплитуды А входного сигнала.

Зо

4

Кроме тово, на этот коэффициент передачи оказывает влияние фазовая и совсем не влияет амплитудная характеристики фильтра 7.

Из формул (2) следует, что изменяя;величину коэффициента передачи и линейного безынерционного блока 2, можно в широких пределах изменять эквивалентную фазовую характеристику а корректирующего устройства, не изменяя при этом амплитудную характеристику Н.

В частном случае, когда фильтром является дифференцирующее звено, выражения (2) принимают вид:

4 а

H = —; }=агент

s в

При изменении а от — 1 до +1 фазовая характеристика и, не зависящая от частоты а, может изменяться от — 90 до +90, в то время как амплитудная характеристика остается неизменной и близкой к единице.

Благодаря расширению функциональных возможностей корректирующего устройства, независимости его эквивалентных частотных характеристик от амплитуды сигналов и широким возможностям независимого формирования амплитудной и фазовой характеристик, включение такого устройства в систему автоматического регулирования не при водит к возникновению автоколебаний и,,при соответствующей настройке, позволяет существенно улучшить качество процессов регулирования.

В частном случае, при включении предложенного корректирующего устройства в систему второго порядка, при соответствующем выборе коэффициента передачи а линейного безынерционного блока, переходные процессы затухают без перерегулирования за конечный отрезок времени, подобно процессам в оптимальных по быстродействию системах, Предмет изобретения

Корректирующее устройство с релейной характеристикой, содержащее, последовательно соединенные запоминающий элемент, линейный безынерционный блок, элемент сравнения, подключенный также ко входу запоминающего элемента, и релейный элемент, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит последовательно соединенные фильтр и нуль-орган, блок определения модуля и блок умножения, первый вход которого подключен к выходу релейного элемента, а второй через блок определения модуля к выходу запоминающего элемента, управляющий вход которого связан с выходом нуль-органа, вход запоминающего элемента подключен ко входу фильтра.

435499

Составитель А. Галкин

Техред В. Рыбалова

Корректор Н. Учакина

Редактор Л. Утехина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3223/12 Изд. № 970 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5