Фильтр для систем автоматическогорегулирования

 

Союз Советскик

Социалистических

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>840789

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61).Дополнительное к авт. свид-ву м 321797 (22) Заявлено 200979 (21) 2826392/18-24 с присоединением заявки Й9 (23) Приоритет

С публиковано 230681. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 25.06.81 (5!)м. кл3

G 05 В 5/01

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З) УФ(62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П.Х. Коцегуб и О.И. Толочко (71) Заявитель

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к сглаживающим устройствам систем автоматического регулирования и может быть использовано для сглаживания ступенча5 того сигнала. задания в позиционных электроприводах, от которых требуется отрабатывать заданное перемещение с ускорением, не зависящим от величины статического момента в системах регулирования скорости с ограничением рывка.

По основному авт. св. 9 321797 известны фильтры, .содержащие последовательно соединенные элементы сравнения, нелинейные блоки, охваченные обратными связями, и интеграторы, причем выход последнего интегратора соединен с одним из входов элемента сравнения, а в качестве нелинейных блоков применяются релейные усилители или линейные усилители с зоной насыщения P), (21, (3) и (4).

Наиболее близким к предлагаемому является фильтр, содержащий последовательно соединенные источник переменного сигнала, сумматор с ограничением и первый интегратор, выход которого соединен со вторым входом сумматора с ограничением и через второй интегратор — с третьим входом ЗО сумматора с ограничением и первым выходом фильтра (5).

Однако фильтр обладает низкими сглаживающими свойствами, вследствие чего позиционный привод с таким фильтром имеет низкую точность позиционирования при наличии статического момента.

Цель изобретения — повышение сглаживающих свойств фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре установлены два усилителя, причем выходы сумматора с ограничением и первого интегратора соединены со вторым и третьим выходами фильтра через соответствующие усилители, а сумматор с ограничением содержит последовательно соединенные нелинейный блок с ограничением и релейный усилитель.

На чертеже представлена схема электропривода с предлагаемым фильтром.

Электропривод состоит иэ двигателя 1 постоянного тока, усилителя 2 мощности, регуляторов тока 3, скорости.4 и положения 5, датчиков 6 тока, скорости 7 и положения 8, источник 9 переменного сигнала, последовательно соединенные нелинейный

840789 блок с ограничением 10, релейный усилитель 11 и дна интегратора 12 и 13, выход последнего из которых (13) соединен со нторым входом нелинейного блока 10 и первым входом регулятора 5 положения, выход первого интегратора 12 — co входом релейного усилителя 11 и через первый усилитель 14 — co вторым входом регулятора 5 положения, а выход релейного усилителя 11 соединен с третьим входом регулятора 5 положения через второй усилитель 15. Нелинейный блок

1О

10 выполняет операцию извлечения квадратного корня из разности задающего сигнала U> с выхода источника 9 и выходного сигнала интегратора 13

15 и может быть реализован на операционном усилителе, в обратную связь которого включен квадратичный преобразователь. Элементы 9-15 входят н состав фильтра 16. В состав сумматора

17 с ограничением функционально входят нелинейный блок 10 с ограничением и релейный усилитель 11.

0„ — выходной сигнал i-го функционального блока.

Предлагаемый фильтр в составе позиционного электропривода работает следующим образом.

I

Основной задающий сигнал Uq для позиционного электропринода формируется н источнике 9 переменного сигнала.

Затем сигнал Ug преобразуется в задающий сигнал 0 для контура регулировапреобразуется им в линейно нарастающий сигнал, а интегратором 13 — в сигнал, изменяющийся по параболическому закону..Когда выходной сигнал первого интегратора 12 достигает уровня ограничения нелинейного блока 10, выходной сигнал релейного усилителя 11 становится равным нулю, интегратор 12 прекращает интегрировать, но выходной сигнал интегратора 13 нарастает по линейному закону до тех пор, пока нелинейный блок 10 не выйдет из состояния насыщения.

После этого нелинейный блок 10 пре55

65 ния положения, .соответствующий требуемому закону его изменения, с помощью интегратора 13 фильтра 16. Усилители 14 и 15 формируют корректирующие сигналы U)4 и U), пропорциональные, соответственно, первый и второй производным от задающего сигнала + и помогающие н значительной степени 40 скомпенсировать инерционность электропривода и уменьшить отклонение выходной координаты U электропривода от требуемого закона движения.

Управление положением осуществля- 45 .ется подачей ступенчатого сигнала Ug на вход нелинейного блока 10 фильтра 16. При этом релейный усилитель

11, а при достаточно большом входном сигнале и нелинейный блок 10 насыщается. На вход интегратора 12 поступает постоянный сигнал, который образовывает разность входного сигнала Ug задания и выходного сигнала

U< интегратора 13 таким образом, что релейный усилитель 11 удерживается в состоянии насыщения с противоположным знаком. Выходной сигнал интегратора 12 линейно уменьшается, а выходной сигнал интегратора

13 изменяется по параболе до тех пор, пока не достигнет величины сигнала

09 задания. После этого выходные сигналы блоков 10, 11 и 12 становятся равными нулю, а выходной сигнал интегратора 13 остается постоянным.

Благодаря тому, что элементы фильтра являются практически безынерционными, можно обеспечить высокую точность воспроизведения задающего воздействия. Требуемое качество переходных процессов достигается настройкой контуров регулирования и выбором коэффициентов усиления усилителей 14 и 15.

Коэффициент усиления регулятора 5 положения выбирают из условия обеспечения требуемых динамических свойств электроприводов при отработке малых перемещений.

При этом он оказывается намного больше, чем в типовом электроприводе с линейным регулятором положения, где он обычно вь1бирается из условия оптимальной отработки перемещения с максимальным тормозным путем.

Преимуществом изобретения является обеспечение хороших сглаживающих свойств в фильтре и достижение за счет этого более высоких значений быстродействия и точности электропривода. Кроме того, дополнительное повышение точности достигается эа счет большего коэффициента усиления регуля ора положения и введения в закон управления сигналов, пропорциональных первой и второй производным от задающего воздействия.

По .сравнению с электроприводом с нелинейным регулятором положения электропривод с предлагаемым фильтром имеет более простую статическую характеристику нелинейного звена, возможность его настройки независимо от контура положения и, кроме того, более высокое быстродействие при отработке перемещений, при которых тормозной ток в системе с нелинейным регулятором положения не достигает установившегося значения.

Формула изобретения

1. Фильтр для систем автоматического регулирования по авт. св.

М 321797, отличающийся тем, что, с целью повышения сглаживающих свойств фильтра, в нем установлены два усилителя, причем выходы сумматора с ограничением и пер840789

Составитель Г. Нефедова

Редактор В. Еремеева Техред Н.Ковалева КорректорМ. Пожо

Заказ 4761/67

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, .Ул. Проектная, 4 вого интегратора соединены со вторым и третьим выходами фильтра через соответствующие усилители.

2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что сумматор с ограничением содержит последовательно соединенные нелинейный блок с ограни- з чением и релейный усилитель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Ю 289505, кл. G 05 В 5/01, 1969. $0

2. Авторское свидетельство СССР

9 191909, кл. G 05 F 5/01, 1966.

3. Анисимов И.В, Основы автоматического управления технологическими процессами нефтехимической и нефтеперерабатывающей провеаапенности. Л., "Химия", 1967, с. 131-132.

4. Сусвалов Л.Ф. Самонастраивающиеся системы в судовой автоматике.

Л., "Судостроение", 1968, с. 190-202.

5. Авторское свидетельство СССР

В, 321779, кл. G 05 В 5/01, 1970, (прототип).,