Система регулирования

 

! "-..-.. ..—.. --,-.ти -тех ииЧеск-т Я

С- Г" >"зт".. яы МБА

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii>773571 к Авторскому свидетельству (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 120279 (21) 2723532/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл З

G 05 В 11/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 23,10.80. Бюллетень № 39 (5З) УДК 52-50 (088. 8) Дата опубликования описания 231080 (72) Авторы и з обретен и я

В.Г. Гусев, A.Н. Фокин, А.Н. Мирин, В.Я. Лукьянов .и К.М. Валитов (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования объектами, имеющими существенные нелинейности или в случае, когда исполнительные органы системы относятся к классу существенно нелинейных устройств.

Известны системы регулирования состоянием объекта по отклонению,в состав которых входят чувствнтельньй элемент (датчик регулируемого парс.метра), задатчик регулируемой ве. личины, сравнивающее устройство,усилитель разности сигналов чувствитель- 11 ного элемента и задатчика, исполнительное устройство, которое,воздействуя на объект регулирования, сводит к ничтожно малой величине разность сигналов датчика и задатчика 11) . 20

Такие системы регулирования функционируют в случае, когда объект регулирования и исполнительное устройство имеют квазилинейные характерис- 25 тики. При значительных нелинейностях у объекта регулирования или исполнительного устройства получить устойчивую работу системы при заданных высоких точностных показателях 30 весьма затруднительно, а в некоторых случаях и принципиально невозможно.

Наличие существенных нелннейностей резко усложняет проектирование и реализацию систем регулирования и заставляет вводить специальные нелинейные корректирующие устройства,практическое выполнение которых: вызывает значительные трудности. Кроме того, динамические характеристики такой системы даже в случае квазилинейности ее будут неудовлетворительны.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система регулирования, содержащая первый интегратор, формирователь временных интервалов, элемент сравнения первый вход которого подключен к задатчику, а второй вход, через последовательно соединенные чувствительный элемент и объект регулированияк выходу управляемого фаэосдвнгающего элемента 21.

Недостатком данной системы является трудность обеспечения устойчивости при работе ее исполнительного органа в.широком диапазоне изменения фазы управляющих сигналов при требуемых точностных показателях.

Это обусловлено существенными нели773571 нейностями характеристики исполнительного органа.

Цель изобретения — повышение устойчивости системы.

Цель достигается тем, что в известную систему регулирования введены запоминающий элемент, второй интегратор, пороговый элемент и четыре ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом элемента сравнения, вторые входы — соответственно с первым и вторым выходами формирователя временных интервалов, ко входу которого подключен через последовательно соединенные пороговый элемент и второй интегратор выхода первого ключа, выход второго ключа соединен через первый интегратор с первым входом третьего ключа,. второй вход которого подключен ко второму входу первого ключа, а выход — через запоминающий элемент ко входу управляемого фазосдвигающего элемента, первый и второй входы четвертого ключа соединены соответственно с выходом первого ключа и со вторым входом второго ключа, а выход с выходом второго интегратора.

На чертеже изображена функциональная схема системы регулирования.

Система содержит первый интегратор 1, запоминающий элемент 2, управляемый фазосдвигающий элемент 3, объект 4 регулирования, чувствительный элемент 5, элемент б сравнения второй интегратор 7, пороговый элемент 8„ формирователь временных интервалов 9, первый, второй, третий и четвертый ключи 10, 11, 12 и 13. (управляемые синхронно), задатчик 14.

Система работает следующим образом.

Пусть в какой-либо момент времени состояние объекта и регулирования отличается от заданного, при этом первый и третий ключи 10 и 12 замкнуты. Тогда на выходе первого интегратора 1 будет постоянный по величине сигнал, который через запоминающий элемент 2 подан на управляемой фазосдвигающий элемент 3. Так как управляющее напряжение управляемого фазосдвигающего элемента 3 имеет постоянную величину, то фазовый сдвиг также остается постоянным и состояние объекта 4 регулирования не меняется.

Сигнал, характеризующий erp, с выхода чувствительного элемента 5 подается на сравнивающий элемент б, на который также подан сигнал от задатчика 14, задающий состояние объекта

4 регулирования. Разность этих сигналов (сигнал ошибки) через замкнутый первый ключ 10 подается íà axoN второго интегратора 7, имеющего небольшую постоянную времени. Под влиянием ее сигнал на выходе второго интегратора 7 непрерывно нарастает и в какой-то момент становится равным

65 меньшую, чем в предыдущем цикле. Изменение управляющего сигнала проис Э . ходит скачком в момент окончания временного интервала.

По мере того, как состояние объекта 4 регулирования приближается к заданному, увеличиваются промежутки времени между подключением первого ь

Ф сигналу, при котором срабатывает пОроговый элемент 8, который включает формирователь временных интервалов

9. При его включении второй и четвертый ключи 11 и 13 замыкаются, а первый и третий ключи 10 и 12 размыкаются. При этом сигнал на выходе запоминающего элемента 2, сигнал управляемого .фазосдвигающего элемента 3 и состояние объекта регулирования ос Е таются неизменными. Замкнувшийся четвертый ключ 13 закорачивает второй интегратор 7, возвращая его в исходное нулевое состояние. Сигнал ошибки теперь через замкнутый второй ключ

11 подается на вход первого интегра15 тора 1, имеющего значительно большую постоянную времени, по сравнению с постоянной времени второго интегратора 7. Поэтому его выходной сигнал за тот же промежуток времени изменя2О ется во много раз медленнее, чем у второго интегратора 7. За промежуток времени, определяемый формирователем временных интервалов 9, сигнал на выходе первого интегратора 1 изменяется на небольшую величину. При этом состояние объекта 4 регулирования остается неизменным. По окончании временного интервала, формирователь временного интервала 9 выключается, второй и четвертый ключи 11 и 13 размыкаются, а первый и третий ключи 10 и 12 заьыкаются. При замыкании третьего ключа 12 сигнал на выходе запоминающего элемента 2 скачком изменяется, принимая то значение, которое было на выходе первого интегратора

1 в момент окончания временного интервала. Соответственно изменяется сигнал управляемого фазосдвигающего элемента 3 и состояние объекта 4 ре40 гулировакия. Это приводит к уменьшению сигнала ошибки, снимаемого с выхода элемента б сравнения, который теперь снова начнет заряжать конденсатор (на чертеже не показан) второго интегратора 7. Так как теперь сигнал ошибки меньше, то промежуток времени, в течение которого сигнал на выходе второго интегратора, 7 достигнет уровня срабатывания порого50 вого элемента 8, становится больше предыдущего. По достижении сигнала на выходе второго интегратора 7 уровня срабатывания. порогового элемента

8, последнее включает формирователь временного интервала 9 и все процес55 сы повторяются. Так как сигнал ошибки уменьшился, то сигнал первого интегратора 1 изменился на величину, 773571 интегратора 1 к выходу элемента сравнения (к сигналу ошибки) и уменьшается величина изменения вы;;одного сигнала первого интегратора 1 за каждый цикл подключения его к выходу элемента б сравнения (к сигналу ошибки). В итоге через некоторое количество циклов состояние объекта

4 регулирования приблизится к заданному и будет колебаться вблизи его с погрешностью, определяемой параметрами системы. При возмущающем воздействии на объекте 4 регулирования появится сигнал ошибки, который быстро заряжая конденсатор второго интегратора 7 начинает подключать первый интегратор 1 к элементу 6 сравнения с частотой, уменьшающейся по мере приближения состояния объекта 4 регулирования к заданному.

Так как воздействие на объект 4 регулирования осуществляется скачком в момент времени замыкания третьего ключа 12 и система в этот момент является разомкнутой, вопроса обеспечения устойчивости в системах малого быстродействия практически не возникает, даже при наличии значительных нелинейностей. Это является следствием временного разделения моментов формирования сигнала и его воздействия на рбъект регулирования. Система, rio существу, в любой момент времени оказывается разомкнутой, что обеспечивает ее абсолютную устойчивость при устойчивости отдельных звеньев.

При резких увеличениях быстродействия системы переходные процессы. в объекте регулирования могут оказать существенное влияние на процессы формирования управляющего сигнала и даже привести к потере устойчивости. Однако, и в этом случае обеспечение устойчивости ее решается значительно проще и легче даже при наличии существенных нелинейностей,чем в известных системах аналогичного назначения.

Формула изобретения

Система регулирования, содержаtgaa первый интегратор, формирователь временных интервалов, элемент срав-. нения, первый вход которого подклю © чен к задатчику, а второй вход— через последовательно соединенные датчик и объект регулирования к выходу управляемого фазосдвигающего элемента, отличающаяся тем, что, с.целью повышения устойчивости системы, она содержит запоминающий элемент, второй интегратор, пороговый элемент и четыре ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом элемента

20 сравнения, вторые входы — соответственно с первым и вторым выходами формирователя временных интервалов,ко входу которого подключен через последовательно соединенные пороговый элемент и второй интегратор выхода первого ключа, выход второго ключа соединен через первый интегратор с первым входом третьего ключа, второй вход которого подключен ко второму входу первого ключа, а выход — через запоминающий элемент ко входу управляемого фазосдвигающего элемента, первый и второй входы четвертого ключа соединены соответственно с выхо35 дом первого ключа и со вторым входом второго ключа,. а выход — р выходом второго интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Макаров И.М. Менский Б.М. Ли40 нейные автоматические системы, M., "Машиностроение", 1977, с. 9, рис.14.

2. Авторское свидетельство СССР

9 541154, кл. 6 05 0 23/29,18.03.75.

773571

Ъ

Составитель Г. Нефедова

Редактор Е. Лушникова Техред A. Щепанская Корректор С. Шекмар

Заказ 7502/59 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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