Система автоматического управления

 

СИСТЕМА ЛВТОНАТИЧЕСКО1Х) УПРАВЛЕНИЯ , выполненная по принципу подчиненного регулирования парамет- f ров на базе последовательно включенных .развертывайших операционных уси;лителей , каждый из котЬрых состоит из последовательно соединенных сумматора , интегратора и релейного элемента , охваченных обратной связью с выхода релейного элемента на вход сумматора , содержащая выходной релейный элемент и блоки питания релейнвк элементов , отличающаяся тем, что, с целью повааения надежности системы, в нее .введены делители частоты , число которых соответствует числу последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, и дифференцирующий трансформатор, при ртом выход каждого из развертывающих операционных усилителей через соответствующий делитель частоты соединен с блоком питания последукяцего ел релейного элемента, а выход последне го развертывающего операционного усилителя через дифференцирующий трансформатор подключен к выходному релейному элементу.

с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2903381/24-07 (22) .03. 04 ° 80 (46) 30.03. 83. Вюл. 9 12 (72) Л.И.Цытович (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 62-83:621.316.7(0&8.8) (56) 1. Лебедев Е.д.. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. N., "Энергия", 1970, с. 199.

2. Цытович Л.И. Анализ пульсаций выходного сигнала развертывающих операционных усилителей с различным характером частотно-широтно-импульсной модуляции. Сб. "Электротехническая промыаленность"., сер. "Электропривод", вып.3(74), 1979, с. 9-12 ° .(54)(57) СИСТЕМА. АВТОИАТИЧЕСКОГО УП-

РАВЛЕНИЯ, выполненная по принципу подчиненного.- регулирования парамет- i ров на базе -последовательно включенl ных .развертыва1ощих операционных уси3(Я) G 05 В 11/01; Н 02 P 5/00 лителей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, интегратора и релейного элемента, охваченных обратной связью с выхода релейного элемента на вход сумматора, содержащая выходной релейный элемент и блоки питания релейных элементов, отличающаяся тем, что, с целью повнления надежности системы, в нее .введены делители частоты, число которых соответствует числу последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, и дифференцирующий трансформатор, при ртом выход каждого из развертывакщих операционных усилителей через соответствующий делитень частоты соедиФ нен с блоком питания последующего релейного элемента, а выход последне го развертывающего операционного усилителя через дифференцирующий трансформатор подключен к выходному релейному элементу.

1008697 интегратора и релейного элемента, охваченных обратной связью с выхода релейного элемента на вход сумматора, содержащую выходной релейный

5 элемент и блоки питания релейных элементов, введены делители часто ты, число которых соответствует числу оследовательно включенных развертыакщих операционных усилителей, и дифференцирующий трансформатор, при

10 этом .выход каждого из развертывающих операционных усилителей через.соответствующий делитель частоты соединен с блоком питания последующего релейного элемента, а выход послед5 него развертывающего операционного усилителя через дифференцирующий трансформатор подключен к выходному релейному элементу. . На фиг.1 представлена блок-схема системы автоматического управления (САУ); на фиг.2 — схема развертывающего операционного усилителя, на фиг .3 — временные диаграмм сигналов, поясняющие принцип работы системя.

Система (фиг.1) содержит три развертывающих операционных усилителя, первый из которых включает сумматор

1, интегратор 2 и релейный элемент

3,. второй — сумматор 4, интегратор

5 и релейный элемент б, а третий— сумматор 7, интегратор 8 и релейный элемент 9. Система включает также выходной релейный элемент 10, блоки 11-13 питания релейных элементов, делители 14-16 частоты и дифференцирующий трансформатор 17. кроме того, на фиг.1 обозначены входные клеммы

18-20 развертывающих операционных усилителей (РОУ), входные клеммы 2126 блоков 11-13 питания, клеммы 2732 для подключения выходов блока 1113 питания релейных элементов б, 9 и

10, выходная клемма 33 CAJJ. Клемьы

18-20 предназначены для подключения

5 к соответствующему РОУ сигналов задания или обратной связи.САУ.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматизации технологических процессов.

Известны системы автоматического управления, выполненные, например, по принципу подчиненного регулирования параметров, которые представляют собой и -е число последовательно вклю, ченных регуляторов, каждый из которых регулирует тот или иной параметр †скорость, ток двигателя и т.д. (1).

Регуляторы известных систем автоматического регулирования реализуются на базе операционных усилителей (ОУ) как правило интегрального испол- 1 нения с непосредственной связью между каскадами, вследствие чего характеризуются сравнительно низкой надежностью, одной из причин которой является то, что при неработоспособности 2

ОУ его выходной сигнал принимает максимальное значение. В результате происходит срабатывание силовой защитой аппаратуры, что нежелательно с точки зрения безопасности технологического процесса и обслуживакщего персонала.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является система автоматического управления, выполненная по принципу подчиненного регулирования параметров на базе последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, каждый из кото рых состоит из последовательно соединенных сумматора, интегратора и релейного элемента, охваченных обратной связью с выхода релейного элемента на вход сумматора, содержащая выходной релейный элемент и блоки питания ре- 4 лейных элементов;(21 .

Развертывающий операционный усилитель в отличие от линейного операционного усилителя работает в режиме устойчивых автоколебаний. Между режи-4 мом автоколебаний и работоспособностью развертывающего операционного усилителя существует однозначная связь. Однако при обычном последовательном включении развертывающих опе- 50 рационных усилителей, когда его релейный элемент питается от источника ! постоянного напряжения, надежность системы управления не повышается.

Цель изобретения — повышение надежности системы автоматического управления.

Поставленная цель достигается тем, что в систему автоматического управления, выполненную,по принципу подчи-60 ненного регулирования параметров на базе последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, каждый из кбторых состоит из .последовательно соединенных сумматора, Ф

Система работает следующим образом.

САУ выполнена на базе развертывающих операционных усилителей, представляющих собой автоколебательные каскады с частотно-широтно-импульсной модуляцией. Поскольку принцип действия усилителей идентичен, ограничимся рассмотрением одного из них (фиг.2)

Релейный элемент 3 имеет симметричную характеристику с положительным гистерезисом и порогами переключения В, Выходной сигналУ (БОРОУ неизменен по модулю амплитудй и меняется только по знаку в пределах А.

При отсутствии сигнала Х„{1) на входной клемме 18 релейный элемент

3 совершает цикл переключений с равными интервалами времени 1 и 1

1008697 (фиг.. Эа)..Развертка Y„(t) на выходе интегратора 2 имеет форму симметричной пилы. Среднее значение импульсов

Ч (t за интервал дискретизации То равно нулю.

Наличие сигнала Х (Ц приводит к изменению производной развертки У (4) .

В интервале времени 6< имеет место несовпадение знаков сигналов X1(t) и

Y (t), скорость изменения сигнала

Yp (tl на выходе интегратора 2 определяется разностью токов входного и обратной связи РОУ, а в интервале времени tq — совпадение знаков напряжений К (Ц и Yq (t),gg<(t)/g< зависит от суммы соответствующих токов 15 (фиг.35) . В результате t tg и среднее значение импульсов Y (t) за время

Т пропорционально уровню сигнала (, (Ц;

Делители 14-16 частоты осуществля- Я ют преобразование импульсов Y (t)

У6 (t) и Yq-(4) в сигналы с периодом

2Т, и со средним значением, равным нулю, что необходимо для исключения режима насыщения входных трансформа-:25 торов блоков 11-13 питания (фиг.1) .

С этой же целью подключение вторичной обмотки блоков 11-13 к выходу делителей частоты осуществляется через разделительный конденсатор, кото- ЗО рый входит в состав звеньев 14-16 и на фиг.1 не показан.

При работоспособности элементов развертывающих операционных усилителей во вторичной цепи блоков 11-13 питания трансформируется напряжение, которое служит для питания релейных элементов 6, 9 и 10. Дифференцирующий трансформатор 17,осуществляет дифференцирование фронтов импульсов t) и управление переключением ре- 4О лейного. элемента 10, являющегося аналогом элементов 3, 6 и 9. Сигнал (, () на выходе САУ {клемма 33) полностью повторяет форму импульсов с выхода релейного элемента 9 (импуль- сы g (t)) . Предлагаемы принцип построения САУ позволяет при любой неисправности. в схеме выполнить условие (+(<)= О. Действительно, первый

РОУ фактически выполняет функции не только преобразователя сигнала К lt) i но и источника питания для релейного элемента 6 второго РОУ. В случае неработоспособности первого РОУ автоколебания в нем прекращаЮтся, выходной сигнал Yq(t) принимает одно из фиксированных значений Ф A или.-А что в свою очередь обеспечивает нулевой сигнал на входе блока 11 и срыв автоколебаний во втором РОУ из-за отсутствия питания у релейного элемента 6. Отсутствие автоколебаний во втором РОУ приводит к нулевому уровню импульсов Yg (t) на выходе третьего РОУ (элемент 9». При этом не только дифференцирующие импульсы (Ц= Ц, но и напряжение питания на клеммах 31 и 32 блока 10 также отсутствует. В результате ц (Ц=О, причем как на информационном (сигнал f p ® ), так и на питающем (клемана

31 и 32) входах звена 10 отсутствует напряжение. !

Таким же образом неработоспособность делителей 14-16 частоты или блоков 11-13 питания вызывает уменьшение до нуля сигнала У (t) на выходе

САУ.

Поскольку частота РОУ выбирается как правило в пределах 10-50 кГц,,то весогабаритные показатели САУ из-за наличия дополнительных источников 11-13 питания увеличиваются незначительно. Однако при этом позы« мается надежность всего комплекса технологического оборудования и уменьщается вероятность срабатйвания силовой защитной аппаратуры .изза неисправности в схемах регуляторов CAY.

100869?

100.8697

Составитель В. Кузнецова

Редактор А.Лежнина Техред A.Ач . Корректор М.,Коста чаказ 2335/57 . Тираж 872 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