Регулятор

 

РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные инерционный блок и первый сумматор, и последовательно соединенные измеритель рассогласования, дифференциатор и блок формирования функции переключения, соединенный вторым входом с выходом измерителя рассогласования , а выходом через логический блок - с управляющим входом переключателя, соединенного выходом с входом первого пропорциональ .ного блока, отличающийся (тем, что, с целью повышения точности регулятора, в нем дополнительно установлены генератор переменного напряжения, первый и второй блоки умножения, второй пропорциональный блок и второй сумматор, соединённый входами с выходами соответственно измерителя рассогласования и дифференциатора, а выходы с сигнальным входом переключателя, вторым входом логического блока 1и аторым входом первого сумматора, соединенного выходом с первым входом первого блока умножения, подключенного вторы входом к первому выходу генератора переменного напряжения , а выходом - к третьему (Л входу блока формирования функции переключе 1ия, подключенного четверс тый входом к выходу второго блока умножения, соединенного первым входом с выходом измерителя рассогласования , а вторым входом через второй пропорциональный блок Од с вторым, выходом генератора переОд менного напряжения, выход переклю чателя соединен с входом ийерционного блока. Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО(ИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ()1)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:Н ABTOPCNOMV C

Я g*««; (2 3) 3563912/24-24 (гг) i7.0з.8з (46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) В.Г.Белюшин, В.Н.Баранов и З,И.Зугман (53) 62-50(088.8) (56) Теория систем с переменной структурой. Под ред. С.В Емельянова

М., "Наука", 1970, с. 48-49, рис. 24.

Авторское свидетельство СССР

В 354399, кл. С 05 В 13/00, 3970.

Авторское свидетельство СССР

У 783753, кл. С 05. В 13/02, 1978. (54)(57) РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные инерционный блок и первый сумматор, и последовательно соединенные измеФ ритель рассогласования, дифференциатор и блок формирования функции переключения, соединенный вторым входом с-выходом измерителя рассогласования, а выходом через логический блок - с управляющим входом переключателя, соединенного выходом с входом первого пропорциональ.ного блока, отличающийся., тем, что, с целью повышения точности регулятора, в нем дополнительно установлены генератор переменного напряжения, первый и второй блоки умножения, второй пропорциональный блок и второй сумматор, соединенный входами с выходами соответственно измерителя рассогласования и дифференциатора, а выходыс сигнальным входом переключателя, вторым входом логического блока и ". вторым входом первого сумматора, соединенного выходом с первым входом первого блока умножения, подключенного вторьщ входом к первому выходу генератора переменного напряжения, а выходом - к третьему входу блока формирования функции переключения, подключенного четвертый входом:к выходу второго, блока умножения, соединенного первым входом с выходом измерителя рассогласования, а вторым входом через второй пропорциональный блок— с вторым. выходом генератора пере" менного напряжения, выход переключателя соединен с входом инерционного блока.

1166060

Изобретение относится к авиационной технике и может быть примененено при управлении, например, газо-, турбинными двигателями.

Целью изобретения является ловы- 5 шение точности регулятора.

На фиг.1 представлена структурная схема регулятора, на фиг.2 - эпюры переходных процессов в известном регуляторе при различных начальных значениях сигнала рассогласования представлены на фиг.3 — эпюры переходных процессов в регуляторе при различных начальных значениях сигна.15 ла рассогласования; на фиг.4 - влияние величины и знака сигнала рассогласования на продолжительность переключения коэффициентов регулятора;.на фиг.5 - влияние помехи на входе в pery20 лятор на его установившемся режиме.

Регулятор содержит второй сумматор 1 переключатель 2, первый пропорциональный блок 3, дифференциатор 4, масштабирующий элемент 5, блок 6 формирования функции переключения, логический блок 7, масштабирующие элементы 8 и 9, инерционныН блок 10, первый сумматор 11, масштабирующий элемент 12, первый блок 13 умножения, генератор 14 переменного напряжения, второй пропорциональный блок 15, второй блок

16 умножения, масштабирующие элементы 17 и 18, ключ 19, суммирующий элемент 20, перемножитель 21, сигнум-И реле 22, суммирующие элементы 23-25, инерционный элемент 26, измеритель

27 сигнала рассогласования.

На чертежах приняты следующие обозначения: Х-сигнал рассогласования, 40 т.е. выходной сигнал измерителя 27 рассогласования, Х-производная сигнала рассогласования, т,е. выходной сигнал дифференциатора 4; Х+аХ-выходной сигнал второго сумматора (Х+аХ) - выходной сигнал переключателя; U - -выходной сигнал регулятора, т.е. выходной сигнал пропорционального блока 3, еХ - выходной сигнал масштабирующего элемента 5;, d - выходной сигнал первого сумматора 11;

sin 3 — выходной сигнал-первого блока 13 умножения; К sin wt — выходной сигнал второго пропорционального блока 15; 1ф - коэффициент усиления переключателя 2; Х„, Х, X — первое второе и третье начальйые значения сигнала рассогласования X.

В состав второго сумматора 1 входят масштабирующий и суммирующий элементы 8 и 23. В состав переключате. ля 2 входят масштабирующие элементы

17 и 18, ключ 19 и суммирующий элемент 2О, в состав блока формирования функции переключения входят масштабирующий и суммирующий элементы соответственно 5 и 24, В состав инерционного блока 10 входят масштабирующий 9 и инерционный 26 элементы. В состав первого сумматора 11 входят масштабирующий 12 и суммирующий 25 элементы. В состав логического блока 7 входят перемножитель 21 и сигнум-реле 22, I

Регулятор работает следующим образом.

На выходе измерителя 27 рассогласования формируется сигнал рассогласования Х, который поступает на один из входов второго сумматора 1, вторые входы блока 6 формирования функции переключения и второго блока 16 умножения и на вход дифференциатора

4. С выхода дифференциатора 4 сигнал X пропорциональный первой производной сигнала рассогласования Х, поступает на входы масштабирующих элементов 5 и 8. Сигнал сХ с выхода масштабирующего элемента 5 подается на первый вход блока 6 формирования функции переключения, а сигнал аХ с выхода масштабирующего элемента 8— на вход суммирующего элемента 23, где суммируется с сигналом рассогласования Х.. Полученный иа выходе второго сумматора 1 сигнал Х+аХ подается на сигнальный вход переключателя 2 (в примере конкретного выполнения переключателя 2 - на входы масштабирующих элементов 17 и 18), на второй вход логического блока 7 (в примере выполнения логического блока 7 — на один из входов перемножителя 21) и на вход масштабирующего элемента 12, откуда усиленный в К1 раз поступает на один из входов суммирующего элемента 25.

Переключатель 2 в зависимости от сигнала, поступающего на его управляющий вход с выхода логического блока 7, имеет различные значения коэффициента усиления М, В примере выполнения переключателя 2 в зависимости от состояния управляемого ключа 19 - замкнут или разомкнут - на вход суммирующего з 1166 элемента 20 поступают сигналы с выходов масштабирующих элементов 17 и

18, коэффициенты усиления которых равны соответственно oL и (-a+/) либо сигнал только с выхода масштабирующего элемента 17. Соответственно коэффициент усиления 1 переключателя 2 принимает значения У=

yL +(-eC+P) =p если ключ f9 замкнут

l о если ключ 19 разом- 10 кнут.

Сигнал М(Х+аХ) с выхода переключателя 2 (в примере — с выхода

J ° суммирующего элемента 20) подается на выходы пропорционального блока 3 15 и масштабирующего элемента 9.

Выходной сигнал масштабирующего элемента 9, равный К„ + (Х+аХ), где

К вЂ” коэффициент усиления усилителя

9, подается на вход инерционного gO элемента 10 с передаточной функци1 ей W (Р)= „. где Т вЂ” постоянная

Т +1

P времени инерционного элемента 10.

В результате на выходе инерционного 25 элемента 10 формируются сигнал

К1 Ч (Х+аХ)

Этот сигнал подается

P на второй вход суммирующего элемента 25, где суммируется с сигналом Зб

К (X+aX) поступившим с выхода масштабирующего элемента 12. Сформированный в сумматоре 11 сигнал обратК „М (Х+аХ) ной связи с "= т+1

-К (Х+аХ) поь

35 дается на вход (первый) первого блока 13 умножения. На второй вход первого блока 13 умножения поступает сигнал sin Змй, сформированный на первом выходе генератора 14 переменного напряжения, который перемножа° ° ется в первом блоке 13 умножения с сигналом обратной связи д . Результирующий сигнал подается на третий вход блока б.формирования функции переключения.

Сформированный на втором выходе г переменного генератора 14 сигнал вдп ut подается на вход второго пропорционального блока 15, с выхо- 50 да которого усиленный в К раз поступает во второй блок 16 умножения, где перемножается с сигналом рассогласования Х. Полученный на saiходе второго блока 16 умножения 55 сигнал X К sinNt подается на чет вертый вход блока 6 формирования . функции переключения. В результате

060 . 4 блок 6 формирования функции переключения формирует выходной сигнал в следующем виде:

S=X+cX+X К sinet+ #sin Зи)й

Этот сигнал подается на первый вход логического блока 7. В.saвисимости от значений поступающих на первый и второй входы логи- ческого блока 7 сигналов S и Х+

+аХ соответственно, выходной сигнал логического блока 7 равен либо минус единице, либо единице. Выходной сигнал логического блока 7 подается на управляющий вход переключателя 2.

В примере реализации логического блока 7 в перемножителе 21 перемноб жаются сигнал Х + аХ с выхода сумматора 1 и сигнал. S с выхода блока 6 формирования функции переключения. ,В зависимости от знака сигнала

Б(Х+ай), подаваемого на вход сигнумреле 22, ключ 19 переключателя 2 находится в замкнутом или разомкнутом состоянии. Если signfS(X+aX))+0, ключ 19 разомкнут, если sign gS(X+

+аХ))<0 — замкнут. Состояние ключа

19 определяет коэффициент усиления М переключателя 2.

Сигнал на выходе пропорционального блока 3U=K> 4 (Х+аХ), где К коэффициент усиления блока 3, является выходным сигналом регулятора.

На фиг.3 представлена на фазовой плоскости зона существования высокочастотных переключений коэффициентов,регулятора при коэффициенте усиления блока 15 К=1. С уменьшением

К эта зона сужается к линии Х+сХ=О.

На фиг.1 показано влияние величины и знака сигнала рассогласования на продолжительность переключения коэффициентов регулятора.

В начальной стадии переходного процесса (фиг.4) сигнал обратной связи,cf 0 вследствие того, что выбирается больше М „, и наличие инерционного блока 10 будет приводить к более быстрому уменьшению коэффициента усиления регулятора при большой1скорости протекания переходного процесса.

В конечной стадии переходного процесса (фиг.4) сигнал обратной связи д"c 0 так как коэффициент усиления регулятора,44:1.

На установившихся режимах (Х О) амплитуда сигнала Х К ° sin e t равна

1166060 величине сигнала Х+сй, а коэффициент усиления регулятора близок к максимальному, и переключение структур регулятора будет происходить только лод действием сигнала обратной связи д" (фиг.5).

Появление помех на входе в регулятор будет приводить к изменению сигнала Х производной сигнала рассогласования Х при практически неизменном сигнале рассогласования Х.

При этом будут меняться два сигнала, участвующие в формировании функции переключения сХ и с "з1п Зы : Причем увеличение сигнала Х будет приводить к увеличению первого сигнала и увеличению амплитуды второго сигнала и наоборот. Как видно из фиг.5, быстрое изменение сигнала.рассогласования не приводит к существенному изменению времени переключения коэффици.ентов регулятора М .

Таким .образом, наличие сектора существования высокочастотных переключений коэффициентов регулятора позволяет получить оптимальные переходные процессы независимо от величины значений начального сигнала рассогласования.

Возможность получения большого

5 коэффициента усиления (в 5 раз больше, чем у известного регулятора) позволяет обеспечить высокую точность регулирования на установившихся режимах.

10 Предлагаемый регулятор по сравнению с известным позволяет уменьшить время регулирования в 2-3 раза и увеличить точность регулирования на установившихся режимах в 3-4 раза.

15 Неточность поддержания предельной температуры газа на 5 С, что имеет место при использовании базового регулятора, может-привести к сокращению ресурса двигателя на 5Х, а на

10 -5 С вЂ” к потере тяги íà 2Х. Кроме поддержания точности на установившихся режимах,.на увеличение ресурса ГТД большое влияние оказывает точность регулирования на переход25 ных режимах.

Использование предлагаемого регулятора позволит по сравнению с базовым регулятором увеличить ресурс двигателя на 5Х.

3366060

1166060

Составитель Ю.Гладков

Редактор Т.Кугрышева ТехредЛ.Мартяшова Корректор Л.Бескид, Заказ 4307/41 Тираш 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" ° г, Ушгород, ул. Проектная, 4