Устройство для компенсации помех

 

ОП ИСАКИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»763846

\, /г — —.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву >484493 (22) Заявлено 129578 (21) 2617059/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 150980 Бюллетень ¹ 34 (51)М. Кл.3

G 05 В 5/01

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 150980 (72) Авторы изобретения

Н.С.Варакса, С.A.Ковальчук и A.Ñ.Êî÷åòîâ (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ

Изобретение относится к системам автоматического управления с насыщением,на параметры которых оказывают влияние помехи. Оно является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св.

Р 484493.

Известно интегрирующее устройство для компенсации помех, содержащее дифференциатор, двухпозиционное реле, 1Q выпрямитель и интегратор, которое обеспечивает нулевой фазовый сдвиг выходного сигнала относительно входного (1) .

Известно устройство для компенса- 15 ции помех, содержащее элемент с ограничением, элемент сравнения и интегратор, вход которого через элемент сравнения соединен с первым входом и выходом элемента с ограничением, 20 а выход - со вторым входом элемента с ограничением. Устройство обеспечивает положительный фазовый сдвиг (2).

В основном авт.св. 9 484493 описано устройство для компенсации помех, содержащее последовательно соединенные релейный привод и элемент с ограничением, два элемента сравнения, два интегратора, четыре диода и,два релейнйх элемента. При 30

2 этом цепь управляющего сигнала подключена ко входу элемента с ограничением, к первому входу первого элемента сравнения и к первой обмотке первого релейного элемента. Контактные пары первого релейного элемента подключены к источникам постоянного тока и ко второму входу первого элемента сравнения, две другие пары контактов первого релейного элемента подсоединены к выходу первого. элемента сравнения и через две пары встречно включенных диодов соответственно к входам первого и второго интеграторов. Выходы интеграторов через второй элемент сравнения подсоединены ко второму релейному элементу, контактные пары которого включены в цепи обратных связей соответствующих интеграторов, причем вторая обмотка первого релейного элемента включена в цепь, соединяющую вход второго интегратора с входом элемента с ограничением 535

Компенсирующий сигнал в известном устройстве суммируется с входным сигналом элемента с ограничением при выходе входного сигнала из эоны ограничения, что позволяет повысить среднее значение (полезную состав763846 ляющую) выходного сигнала и скомпенсировать тем саьым ограниченную (срезанную) часть управляющего сигнала. Однако в том случае, когда параметры ограничиваемой (срезаемой) помехи близки к параметрам полезного сигнала, имеет место фазовое запаздывание выходного сигнала элемента с ограничением по отношению к его входному сигналу, обусловленное суммированием компенсирующего сигнала в интервале времени уменьшения входного сигнала. Дополнительное задерживание состояния насыщения приводит к появлению отрицательного фазового сдвига управляющего сигнала, что ухудшает точность устройства и .может привести к потере устойчивости системы автоматического управления, в которой установлено такое устройство.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве установлены реле времени и третий релейный элемент, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вход реле времени через замыкающие контакты третьего релейного элемента под-. ключен ко входу второго интегратора, третья и четвертая обмотки первого релейного элемента через переключающие контакты реле времени подключены к источнику постоянного тока.

Электрическая схема устройства изображена на фиг. 1; эпюры сигналов, поясняющие принцип работы устройства, на фиг. 2 и 3.

Устройство содержит элемент с ограничением 1; релейный привод 2; первый и второй интеграторы 3, 4; первый и второй элементы сравнения 5, 6, первый и второй релейные элементы 7, 8; диоды 9-12; третий релейный элемент 13 с замыкающим контактом 14; реле времени 15 с переключающими контактами 16.

Полезный сигнал A и помеха Esin Ч. подаются на вход элемента с ограничением 1, на вход элемента сравнения

5 и на первую обмотку релейного элемента 7. Релейный элемент 7 в соответствии с полярностью управляющего сигнала х = А + Esiп подключает своими контактами минус или плюс источника постоянного тока, напряжение которого равно уровню ограничения В, к входу элемента сравнения 5, а соответствующие диоды 9-12 — к выходу элемента сравнения 5.

Две пары встречно включенных диодов 9, 10 и 11, 12 подключены ко входам соответственно интеграторов

3 и 4, выходы которых через элемент сравнения 6 подключены к релейному элементу 8. Выход элемента сравнения

5 подключен к релейному элементу 13, замыкающие контакты 14 которого подключают реле времени 15 ко входу интегратора 4. Переключающие контакты 16 реле времени 15 подключают третью и четвертую обмотки релейного элемента 7 к источнику постоянного тока.

Если входной сигнал х элемента с ограничением 1 не превышает уровня ограничения ((х((В), то релейный элемент 7 не срабатывает. Схема устройства для компенсации помех находится в исходном положении.

Возможное срабатывание релейного элемента 13 не приводит к включению в работу реле врЕмени 15, так как на входе интегратора 4 отсутствует

15 сигнал в линейном режиме, когда х = у.

Если входной сигнал превышает уровень ограничения((xi(В), то срабатывает релейный элемент 7. Разностный сигнал с выхода элемента 5 подается на вход релейного элемента

8 по цепи: диод 9 (или 10), интегратор 3, элемент сравнения 6. Релейный элемент 8 срабатывает и с помощью своих размыкающих контактов включает в работу интегратор 3, а с помощью переключающих контактов подготавливают к работе интегратор

4 и цепь подачи компенсирующего сигнала f с выхода элемента сравнения 5 на вход элемента с ограничением 1 и на вторую обмотку релейного элемента 7.

В течение ограничения интегратор

3 интегрирует сигнал, пропорциональный ограниченной части управляющего сигнала х, который образуется на выходе элемента сравнения 5..

Ограниченная (срезанная) часть управляющего сигнала изображена

40 на фиг. 2 и 3 в виде заштрихованных фигур.

Начиная с момента времени Ф при котором не происходит ограничения сигнала х, разностный,сигнал

45 обратной полярности с выхода элемента сравнения 5 не поступает на вход интегратора 3 через диод 9 (или 10), а подается через диод 11 (или 12) на вход интегратора 4, на вторую обмотgp ку реле 7 (для поддержания его в сработанном состоянии на время компенсации) и на вход элемента с ограничением 1, где разностный сигнал суммируется с управляющим сигналом х, 5 компенсируя тем самым влияние ограничения помехи (см.фиг.2). Суммирование сигналов в течение интервала времени от Ч доЧ позволяет задер,жать состояние насыщения. Это приводит к тому, что первая (основная)

d0 гармоническая составляющая выходного сигнала у элемента с ограничением, изображенная на фиг. 2 штрих-пунктирной линией, отстает по фазе на величину,.от входного сигнала х.

65 Фазовое запаздывание управляющего

763846

t0

35

55

60 сигнала может ухудшить динамическйе свойства автоматической системы.

Для устранения этого недостатка предлагается задерживать суммирование компенсирующего сигнала Р с входным сигналом (фиг.3) . Первая гармоническая составляющая выходного сигнала у элемента с ограничением

1, изображенная на фиг.3 штрих-пунктирной линией, опережает по фазе на величину Р входной сигнал х за счет задерживания компенсирующего си гнала

Задерживание компенсирующего сигнала f осуществляется путем включения в работу реле времени 15.

Как только выходной сигнал элемента сравнения 5 достигнет уровня срабатывания релейного элемента 13, который меньше величины насыщения В, при выходе сигнала х из зоны насыщения, то включается в работу реле времени 15 с помощью замыкающих контактов 14 релейного элемента 13.

Переключающие контакты 16 реле времени 15 подключают источник постоянного тока к третьей обмотке поляризованного релейного элемента 7.

Третья обмотка релейного элемента 7 включена встречно второй обмотке. Поэтому релейный элемент 7 отпускает, так как подпитывающее действие второй обмотки скомпенсировано магнитным потоком третьей обмот. ки. Выходной сигнал элемента сравнения 5 на вход элемента с ограничением 1 не поступает. Переключающий контакт 16 реле времени 15 занимает нейтральное положение. По истечении интервала времени от до ф4 (фиг. 3) реле времени 15 с помощью своих переключающих контактов 16 подключает источник постоянного тока к четвертой обмотке релейного элемента 7 и возвращается в исходное состояние.

Релейный элемент 7 срабатывает и подключает с помощью своих переключающих контактов выход элемента сравнения 5 ко входу элемента с ограничением 1, ко входу интегратора 4 и второй обмотке релейного элемента 7.

Выходной сигнал элемента сравнения .5 суммируется с входным сигналом х в интервале времени от Р,, до Ф что повышает среднее значение (полезную составляющую) выходного сигнала у элемента с ограничением 1, создает форсировку .управляющего сигнала по первой (основной ) гармонике. Одновременно в интервале ото до +< интегратор 4 интегрирует вйходнои сигнал элемента сравнения 5. Выходные сигналы интеграторов 4 и 3 сравниваются с помощью элемента сравнения 6.

Когда разностный сигнал на,выходе элемента сравнения 6 станет равным нулю, релейный элемент 8 отпускает и своим разьикающим контактом разряжает интегратор 3, а переключающим контактом — интегратор 4 и отключает выход элемента сравнения 5 от входа элемента с ограничением 1 и от второй обмотки релейного элемента

7. Релейный элемент 7 отпускает и своими контактами приводит устройство компенсации в исходное положение.

Интервал работы реле времени 15 следует установить в соответствии с . максимально возможным значением частоты помехи, которая входит в спектр полосы пропускания системы автоматического управления. Если частота помехи превышает полосу пропускания системы автоматического управления, то ее фазовый сдвиг по отношению к полезному сигналу не влияет на запас устойчивости системы по фазе и на ее динамические свойства.

В том случае когда частота помехи уменьшается значительно, суммирование компенсирующего сигнала может начаться не в момент Ф, а раньше.

Тогда фазовое опережение Ф, вносимое компенсирующим сигналом, будет несколько меньше.

Положительный эффект от использования изобретения в системах автоматического управления состоит в том, что на 2% повышается точность устройства при наличии помехи, параметры которой близки к параметрам полезного сигнала.

Формула изобретения устройство для компенсации помех по авт.св. 9 484493, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены реле времени и третий релейный элемент, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вход реле времени через замыкающие контакты третьего релейного элемента подключен ко входу второго интегратора, третья и четвертая обмотки первого релейного элемента через переключакщие контакты реле времени подключены к источнику постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Karybakas С.А. Nonlinear integrator Mi th zего phase shi ft nIEEÅ

Trans. Ind Electron and Contr. $nstrum 1977, 24, Р 2, с. 150-152.

2. Авторское свидетельство СССР

9462163, кл. G 05 В 5/00, 01.06.73.

3. Авторское свидетельство СССР

9484493, кл. G 05,В 5/01, 15.09.75 (прототип).

763846

Редактор Т.Орловская

Заказ 6280/40 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Составитель Г.Нефедова

Техред Н. Ковалева Корректор Г. Наз арова

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