Нелинейное корректирующее устройство

 

Союз Советсимн

Социалистмчесиин

Реслублин

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 734605 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (5! )М. К.ч.

Ci 05 В 5/01 (22) Заявлено 23.02.77 (21) 2456288!18-24 с присоединением заявки J%

Гасударственный комитет (2, 3 ) f1 рипритет но делам изобретений и втирытнй

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 17.05.80 (5З ) Д К 62-50 (088. 8) (72) А вторы изобретения

Г. В. Логинов, А. М. Орешин и B. Г. Дрючин (7I) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮШЕЕ

УСТРОЙСТВО

Устройство относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах автоматического управления для улучшения их динамических характеристик, в частности для повышения быстродействия и уменьшения перерегулирования.

Известны нелинейные корректирующие устройства подобного назначения, которые содержат нелинейные элементы, IO сумматоры, усилители, множительные устройства, логические элементы и позволяют получить фазовое опережение сигнала, а как следствие — повысить качество процессов управления в системах

15 автоматического регулирования (1).

Такие системы отличаются значительной сложностью технической реализации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является кирректирующее устройство, содержащее усилитель и сумматор, составляющие одну из параллельных ветвей корректирующего устройства, а другая ветвь состоит из последовательно соединенных дифференцирующего элемента и двухпозиционного релейного элемента (2).

Недостатком указанного устройства является необходимость использования дифференцирующего и релейного элементов с идеальными характеристиками, практическая реализация которых затруднена. Применение дифференцирующего и релейного элементов снижает эффективность корректирующего устройства.

Цель изобретения — упрощение технической реализации корректирующего устройства за счет выполнения его на практически реализу-емых элементах.

Эта цель достигается тем, что в корректирующее устройство введены нелинейные элементы типа зона чувствительности, люфт, и второй сумматор, вычитающий и суммирующий входы которого подключены к выходам нелинейных элементов типа люфт и "зона нечувствительности соответственно, выход второго сумматора через усилитель поп7346 где

50 где ключен ко входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента типа зона нечувствительности, вход которого соединен со входом нелинейного элемента люфт .

На чертеже представлена структурная схема нелинейного корректирующего устройства, где 1 — нелинейное звено типа зона нечувствительности,, 2 — нелинейное звено типа "люфт, 3 — вычитающий элемент, 4 — безынерционный усилитель форсировки, 5 — суммирующий элемент.

Устройство работает следующим образом.

Если входной сигнал X (см. чертеж) изменяется во времени по синусоидальному закону

Х=АМимЯ,, (1) то выражение первой гармоники выходного сигнала имеет вид

q=(д (о кФ .1j-а к, где д. 3 (А)- соответственно гармони ф) / ческие коэффициенты пе25 редачи нелинейности типа

"зона нечувствительности" и "люфт".

К @ — коэффициент формировки.

Как следует из (1), гармонический коэффициент передачи корректирующего устройства записывается: а„(!)=аз(()(КФМ)-1,(ВКФ (2)

Размыкая цепь сигнала X на выходе сумматора 5 (см. чертеж) и записывал

Э Ы.), J (с -1 через коэффициенты з м=ч.,ю

4О гармонического коэффициенте передачи корректирующего устройства можно записать выражение а„ (а.КД,(d)-g„(d!)- (" q), где g>(cL),g„,(d), ((Д- коэффициенты гармонической линеаризации;

LD — частота синусоидального воздействия; р — оператор дифференцирования; — коэффициент форсировкие

Для того, чтобы в выражении (3) удовлетворилось равенство вида

g (СО= g „(è (4) проводят синтез параметров для нелинейного звена типа зона нечувствительности .

05 а

С этой целью используется формула

Я. 3. Ыыпкина, позволяющая определить вид нелинейной характеристики Ф (сО по известному gM) . В данном случае на основании равенства (4) формула записывается ф (,) („) Ъс((d. ) (5) к=о

Ограничившись четырьмя членами в разложении Ф- (оО (5), что обеспечивает практически достаточную точность расчета, можно записать ф,() Ô((.".(Ы® Ы®-в-г„(0.) (6)

Построение статической характеристики по выражению (6) и ее аппроксимация дают следующие значения параметров для нелинейного типа "зона нечувствительности!

b>=b„к =(ц5-1,гак где (, К вЂ” соответственно ширина

И 1 И зазора и тангенс угла наклона статической характеристики люфта.

Выбор параметров зоны нечувстви- ° тельности, в соответствии с расчетом дает следующие выражения гармонического коэффициента передачи корректирующего устройства (Н) = К ((„(-а) р, (((d, =-k+ ;g„(d)

8 (АЪ

Следовательно, первая гормоника у< (см. чертеж) промежуточного сигнала предлагаемого корректирующего устройства представляет собой идеальную производную входного сигнала Опр с нелинейным к(гаффин(иентом K(3,Ю) усиления по производной. Фазовый сдвиг первой гармоники равен )Е

Иа основании вь|шеприведенных рассуждений выражение (2) принимает вид

gI (d3 (7 ) (Ы) =Щ (аО-К " р, или формально соблюдая аналогию с записью линейных элементов

W, (d,р)= ((+,), Ц (d.)

=Си(1,Т™мФ ю „)„B;(d-ко

5п

Следовательно, гармонический коэффициент пеРедачи рассматриваемого корректирующего звена формально эквивалентен линейному форсирующему звену с той лишь разницей, что его параметры К и Т нелинейны.

Использование изобретения позволяет исключить необходимость реализации элементов с идеальными характеристиками и упростить техническую реализацию фазоопережающего корректируюше го устройства за счет выполнения его на практически реализуемых элементах.

5 7346

Переходя от выражения (7) к эквивалентной амплитудно-фазовой характеристике, имеем

0 (А)=

М ехр(а с д фазаопережаюший эффект от рассматриваемой нелинейности зависит от параметра

d. и выражается формулой о

%„(e=arctg. фйЫ1

Я „(.А1

Фазовые свойства корректирующего устройства не зависят от частоты входного сигнала. Ширина зазора люфта Е< а следовательно и соответствующая ей зона нечувствительности выбираются из условий требуемой статической точности системы.

05 6

Фор мула изобретения

Нелинейное корректирующее устройство, содержащее сумматор и усилитель, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрощения устройства в него введены нелинейные элементы типа "зона нечувствительности и люфт и второй сумматор, вычитающий и суммирующий входы которого подключены к выходам нелинейных элементов типа люфт и

"эона нечувствительности" соответственно, выход второго сумматора через усилитель подключен ко входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом нелинейного элемента типа зона нечувствительности, вход которого соединен со входом нелинейного элемента типа "люфт .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Топчеева Ю. И. Нелинейные корректирующие устройства. М., "Машиностроение", 1971, с. 207, рис. У8, с.241, рис. У1 13.

2. Авторское свидетельство СССР

% 296079, кл. С, 05 В 5/01, 1970 (прототип ) .

Составитель Г. Нефедова

Редактор Н. Горват Техред М. Кузьма Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2218/9 Тираж 956 П одписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4