Самонастраивающаяся система автоматического регулирования

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЯИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Н С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: . ". v..+

" v "., (.."LI

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3376936/18-24 (22) 06.01.82 (46) 23.09.83. Бюл. У 35 (72) Б. С. Зимников, A. И. Коваленко, В. И. Марцинюк и В. К. Стеклов (53): 62-50(088.8) (56) 1. Козлов Ю. М., Юсупов Р. М.Веспоисковые самонастраивающиеся системы. М., "Наука", 1969, с. 256, рис. 4.2

2. Авторское свидетельство СССР

9 585476, кл. 6 05 В 13/02, 1978.

3. Козлов Ю. М., Юсупов P. М.

Беспоисковые самонастраивающиеся системы. М., "Наука", 1969, с. 220,, рис. 3 ° 5 (прототип).

Р (54)(57) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ CHCTEMA АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая последовательно соединен. ные первый сумматор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, регулятор, подключенный выходом к входу объекта регулирования, содержащего электродвигатель постоянного тока с нагрузкой, последовательно соединенные первый избирательный . фильтр, первый двухполупериодный выпрямитель и первый сглаживающий

„„SU„„1043591 А фильтр, последовательно соединенные второй сумматор, подключенный первым входом к выходу эадатчика амплитуды колебаний, и исполнительное устройство, подключенное выходом к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход первого сумматора является входом задающего воздействия системы, второй вход соединен с выходом объекта регулирования, являющегося вцходом системы, а третий — с выходом задатчика пробного сигнала, о т л ич а ю щ а я с. я тем, что, с целью повышения надежности системы, в нее введены масштабирующее устройство, подключенное. входом к выходу регуля- I тора, а выходом — к взводу первого избирательного фильтра, последовательно соединенные датчик тока, включенный последовательно с обмоткой управления электродвигателя, второй избирательный фильтр, второй двухполупериодный выпрямитель, второй сглаживающий фильтр и третий сумматор, подключенный вторым входом к выходу первого сглаживающего фильтра, а выходом — к второму входу второго сумматора. ©Ф

1043)91

Изобретение oTHQcHTcR к автоматике и может быть. использовано при соз. дании самонастраивающихся систем.

Известна самонастраивающаяся си-. стема управления углом тангажа, содержащая последовательно соединенные 5 эталонную модель, первый сумматор, . устройство с варьируемым коэффициен-, том усиления, усилитель, привод, объ. ект регулирования, скоростной гироскоп, выход которого подключен к пер. 10 вому сумматору; последовательно соединенные фильтр, выпрямитель, .второй сумматор,*интегратор, .причем вход фильтра .соединен с выходом усилителя, второй вход второго суммато„ра соединен с источником эталонного напряжения, а выход интегратора — . с управляющим входом устройства с варьируемым коэффициентом усиления. З этой системе переменное напряжение с выхода усилителя фильтруется» выпрямляется и сравнивается с задающим напряжением, определяющим амплитуду колебаний системы(11.

Недостатком такой системы явля.ется относительно невысокая точность. стабилизации амплитуды колебаний и у ухудшение точности .при наличии .вибрационных колебаний. объекта регулирования, когда частота этих колебаний близка к частоте автоколебаний системы. Кроме того, это устройство нельзя использовать в системах, у которых в процессе работы существенно изменяются положения измерительной оси и оси чувствительности ско- З5 ростного гироскопа, так.как это вызывает изменение его коэффициента передачи и амплитуды колебаний.

Известно устройство для автоматической стабилизации амплитуды авто-. 40 колебаний, содержащее первый и вто- рой фазоразличители, первый, второй и третий блоки запоминания, коммутатор блок сравнения, .источник эталонного сигнала, причем входы перво- 45 го и второго фазоразличителей соединены с одним из входов коммутатора, а выходы соответственно через первйй .и второй запоминающие блоки и непосредственно с соответствующими входами коммутатора, выход источника эталонного сигнала через коммутатор соединен с одним из входов блока сравнения, второй вход которого соединен с коммутатором через третий запоми нающий блок L2 g.

Недостатком уСтройства является то, что оно имеет небольшую надежность и полосу пропускания, что не позволяет его применять в системах. с.высокой (25-50 Гц ) частотой колебаний.6()

Наиболее близкой к предлагаемой . системе по технической сущности является система с синусоидальным проб ным сигналом, "содержащая последовательно включенные сумматор, регулятор, включающий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, объект регулирования с электродвигателем и датчиком съема колебаний, избирательный фильтр, выпрямитель, сглаживающий фильтр, задатчик амплитуды колебаний и исполнительное устройство, задатчик пробного сигнала, причем на первый вход сумматора no.»». ступает задающее воздействие, его второй вход соединен с выходом объI» екта регулирования а третий—

»

- выходом задатчка пробного сигнала, выход исполнительного устройства соединен .с вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

Синусоидальный сигнал с выхода задатчика пробного сигнала поступает в систему регулирования и вызыва ет колебания объекта регулирования. той же частоты. С выхода объекта регулирования сигнал колебаний поступает йа избирателЬный фильтр, йосле него он выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, сглаживается фильтром и поступает на вход задатчика аМплитуды колебаний,где сравнивается с сигналом уставки.Разность этих напряжений поступает на исполнительное устройство.,где она интегрируется и поступает на управляющий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Регулирование коэффициента усиления происходит до тех пор,пока упомянутая разность не станет равной, нулю.

Некоторые типы системы (комплек« сные системы сопровождения) не имеют датчиков углов и тогда их необходимо вводить исключительно для работы контура .самонастройки 3 1.

Недостатком такой системы является ее малая надежность.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повышение надежности системы за счет исключения датчика угла.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую последовательно, соединенные первый сумматор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, регулятор, . подключенный выходом к входу объекта регулирования, содержащего электродвигатель постоянного тока с нагрузкой, последовательно соединенные первый избирательный фильтр, первый двухполуперирдный выпрямитель и первый сглаживающий фильтр, последовательно соединенные второй сумматор, подключенный первым входом к выходу задатчика амплитуды колебаний, и исполнительное устройство, подключенное выходом к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход первого сумматора является входом задающего воздействия системы, его

" - ".:1043591 с

4 второй вход соединен с выходом объ; екта регулирования, являющегося:Ый,,ходом системы, а третий — с выходом задатчика пробного сигнала, введены масштабирующее устройство, подклю вЂ," ченное входом к выходу регулятора, а выходом - к входу первого избира тельного фильтра, последовательно соединенные датчик тока, .включенный последовательно с обмоткой управлФния электродвигателя, второй избира - 10 тельный фильтр, второй двухполупе-, ",» риодный выпрямитель, второй сглажи». вающий фильтр и третий сумматор, "- . подключенный вторым входом к выход первого сглаживающего фильтра, а".вы- 15 ходом — к второму входу второго сумматора.

На чертеже изображена предлага, — . емая системй.

Предлагаемая система содержит первый сумматор 1, усилитель 2,с регулируемым коэффициентом усилений,- -регулятор 3, объект 4 регулированйй, содержащий электродвигатель постоян-. ного тока с нагрузкой, задатчик 5:-пробного сигнала, масштабирующее устройство 6, датчик 7 тока, избирательные фильтры 8 и 9, исполнитель-., ное устройство 10, двухполупериодные выпрямители 11 и 12, задатчик 13.;амплитуды колебаний, сглаживающие,: ЗО фильтры 14 и 15, второй .и третий ,сумматоры 1Ь и 17. Первый сумматор, 1 усилитель 2 с регулируемым коэффицй-. ентом усиления, регулятор 3 и объект.

4 регулирования соединены последова- 35 тельно.

На первый вход первого суммато-," ра 1 поступает задающее воздействйе.

d,(t), его второй вход соединен с выходом объекта 4 регулирования, à 4р третий — с выходом задатчика 5 проб ного сигнала. Вход масштабирующего-устройства 6 соединен с выходом ре-. гулятора 3. Выход масштабирующего,. устройства 6 через последоваельно 45 соединеннйе избирательный фильтр 8, двухполупериодный выпрямитель 11,, сглаживающий фильтр 14 подсоединен, к второму входу сумматора 16. Дат-"чик тока соединен последовательно, с якорной обмоткой двигателя объеК -:; .50 та 4 регулирования. Выход датчика тока через последовательно соединеК-; ные избирательный фильтр 9, двухпо -" . лупериодный выпрямитель:12, сглажи-.;,. вающий филь".р 15 подсоединен к пер- .-. 55 вому входу сумматора 16, выход ко -, -" торого через последовательно соедй=:, ненные второй сумматор 16 и исполни.тельное устройство 10 подсоединен"."; — . к управляющему входу усилителя 2 < :="-. регулируемым коэффициентом усиления. . усилитель с регулируемым коэффи- циентом усиления может быть выпол-, нен, например, на операционном уси- . лителе. Регулятор 3 включает в себя 65 предварительный усилитель и усилитель мощности. Задатчик пробного сигнала может быть выполнен в виде генератора синусоидальных или пилообразных колебаний. Масштабирующее устройство 6 может быть выполнено

В виде делителя на резисторах. Датчиком 7 тока (в простейшем случае). является резистор соответствующей мощности. Избирательные фильтры 8 и 9 могут быть выполнены на RC-элементах,. выделяющих колебания требуемой частоты. Двухполупериодные выпрямители 11 и 12 могут .быть выполнены на операционных усилителях по известной схеме..Сглаживающие филь-, тры 14 и 15 могут бить выполнены на

RC-элементах, сумматоры 16 и 17 ,на операционном усилителе.

Исполнительное устройство 10, в данном случае являющееся интегратором, выполнено на операционном усилителе, электродвигатель момент,ный, его. ротор жестко соединен с нагрузкой. В процессе работы может мед. ленно изменяться статический момент и момент инерции нагрузки.

Система работает следующим образом.

Сигнал задатчика пробного сигнала через сумматор 1, усилитель 2, регулятор 3 поступает на электродвигатель и вызывает в нем протекание тока той же частоты. С датчика 7 тока напряжение, пропорциональное току, поступает на избирательный фильтр 9, пропускающий лишь сигнал заданной частоты.

Напряжение управления двигателя заданной частоты масштабируется масштабирующим устройством 6 и поступает на избирательный фильтр 8.

Напряжения. с выходов фильтров 8 и 9 выпрямляются выпрямителями 11 и 12, сглаживаются фильтрами 14 и 15 и сравниваются на сумматоре 16.

Если статический момент нагрузки превышает вращающий момент двигателя, то колебания отсутствуют..

В этом случае сигналы .на входах сум- . матора 16 равны, т.е. на его выходе нулевой сигнал. Напряжение уставки задатчика амплитуды колебаний поступает на исполнительное устройство 10 которое начинает увеличивать коэффициент усиления усилителя 2. При появлении колебаний в..двигателе возникает противо-ЭДС, что вызывает уменьшение сигнала на первом входе сумматора 16. Как только напряжение на выходе сумматора 16 станет равным напряжению уставки 0„, увеличение коэффициента усиления прекратится.

Изменение параметров объекта регулирования - статического момента или момента индукции, вызывает изменение амплитуды колебаний и тока двигателя, что нарушает равновесие в конту1043591

Составитель В. Кузин

Редактор Н. Бобкова Техред.- T.Ôàíòà Корректор A. Зимокосов . ..Заказ 7335/49 Тираж 874 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 ре самойастройки. При этом сигнал на выходе сумматора 16 становится отличным от сигнала уставки, что вы«

aaasaet изменение коэффициента усиления усилителя 2 и нарушенное равновесие восстанавливается.

Таким.образом, в системе имеет. место эффект самонастройки, ее функциональные воэможности более широкие, чем у известных систем, так как . для ее реализации. не требуется дат чик угла.