Корректирующее устройство системы автоматического управления (его варианты)

 

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в системах автоматического управления (САУ) в качестве корректирующего устройства. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования постоянных времени. Устройство может быть реализовано в двух вариантах. По первому варианту оно содержит два операционных усилителя, два источника питания и пять пассивных двухполюсников . По второму варианту она дополнительно содержит двигатель постоянного тока, редуктор, потенциометр и третий источник питания. Сущность изобретеиия заключается в возмбжнбсти независимой настройки коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования. Кроме того, существенно расширяются диапазон регулирования постоянных времени. 2 с.п. , 2 ил. (Л to ю 00 О) со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1228069 А1!

5р 4 С. 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 3709 07/24-24 (22) 27.02.84 (46) 30.04.86. Бюл. У 16 (71) Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) Г.Е.Кувшинов и В.А.Герасимов (53) 62-50(088.8) (56) Техническая кибернетика. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления.

Т 2. М.: Машиностроение, 1975, с. 427-428.

Хьюлсмен Л.П. Теория и расчет активных RC-цепей. М.: Связь, 1973, с. 160, рис. 6.3. (54) КОРРЕКТИРУ10Ц!ЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в системах автоматического управления (САУ). в качестве корректирующего устройства. Целью изобретения является расширение функциональных возможностеи за счет увеличения диапазона регулирования постоянных времени. Устройство может быть реализовано в двух вариантах. По первому варианту оно содержит два операционных усилителя, два источника питания и пять пассивных двухполюсников. По второму варианту она дополнительно содержит двигатель постоянного тока, редуктор, потенциометр и третий источник питания. Сущность изобретения заключается в возмбжнОсти независимой настройки коэффици- . ента усиления и постоянной времени интегрирования. Кроме того, существен- С но расширяются диапазон регулирования постоянных времени. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1228069

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах автоматического управления (САУ) в качестве корректирующего устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования постояннык.времени.

На фиг.1 приведена блок"схема устройства по первому варианту; на фиг.2 — то же, по второму варианту.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 операционные усилители, первый 3 и второй 4 источники питания, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 и пятый 9 пассивные двухполюсники. На чертежах показаны неинвертирующий 10 и инвертирующий 11 входы первого операционного усилителя, входные клеммы 12 устройства, общая клемма 13 второго 6 и третьего 7 пассивных двухполюсников, неинвертирующий 14 и инвертирующий

15 входы второго 2 операционного усилителя, выходная клемма 16 устройства, двигатель 17 постоянного тока, редуктор 18, потенциометр 19 со средней точкой, третий 20 источник питания.

Корректирующее устройство работает следующим образом.

Приложенное ко входу устройства напряжение U ñîçäàåò входной ток

I„, протекающий по первому пассивному двухполюснику 5 с импедансом

Z„ (здесь и ниже принято, что нижние индексы токов и соответствующих импедансов совпадают). Благодаря до.— вольно большому коэффициенту усиления операционных усилителей их входные токи и разности потенциалов между узлами 11 и 10, а также 15 и 14 можно считать равными нулю.

При этом выполняются следующие отношения:

Напряжение 0„ „„ означает раз\ ность потенциалов между узлами 13 и 14 (по этому же принципу ниже обозначены и другие напряжения).

Последнее выражение с учетом, что (2) по з воля е т найти со о т ношение между токами

Z -- I Z mI - Z 2

3 4 4 2 7.+7.

3 4 (3) Выходное напряжение U определяется суммой напряжений:!

О (4) + Ц

<6,1V

Для корректирующего устройства по первому варианту (фиг.1):

U=-IZ

Подстановкой (1), (3) и (5) в (4) получаем (5) 2О ц

Z Z

2 +2 з.Й Е

«ÅZ Е

1 Z + Z

25 Из (6) и (1) находим выражение передаточной функции корректирующего устройства по первому варианту: (6) W(S) -- — -1=- — — (Z + и,(81

30 U, (S) 2„

Z3 (Zì+z„) ))

3 4 (7) которое характеризует работу устройства в установившихся и переходных режимах при любых входных сигна-, лах.

Передаточная функция прототипа

4О имеет вид:

w(s)

Е ф

7» (8) Сравнивая выражения (7) и (8), 45 можно увидеть, что передаточная функция (7) предлагаемого устройства имеет более сложный характер, что расширяет функциональные возможности корректирующих устройств.

5р Каждому варианту исполнения пассивных двухполюсников соответствует свой вид конкретной передаточной функции. Для простейших разновидностей, когда каждый пассивный двухполюс55 ник выполнен в виде резистора или конденсатора, имеют место 32 варианта, различающиеся по выражениям коэффициентов дробнорационального вы1228069 ражения передаточной функции. Так, если в качестве пассивного двухполюсника 6 включить конденсатор, а остальные элементы — резисторы, то передаточная функция (7) корректирую-. щего устройства, соответствует пропорционально-интегральному (ПИ) зве ну.

Устройство по второму варианту (фиг.2) имеет передаточную функцию

V,($) = — -- - = — — — (Š+

U„(S )

U„(S) Е

Формула изобретения

1. Корректирующее устройство системы автоматического управления, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через пассивный двухполюсник с входной клеммой устройства и одной клеммой второго пассивного двухполюсника, неинвертирующий вход соединен с второй входной клеммой устройства и шиной "Земля" источника питания, соединенного с соответствующими клеммами операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

50

55 у

Z çZ Z Z (9) 15

3+Ед (Е, +Е,) Т$ где Т вЂ” постоянная времени интег3 рирования, определяемая параметрами интегрирующего двигателя постоянного тока 17, 20 коэффициентом передачи редуктора 18 и величиной напряжения третьего источника питания 20.

Анализ выражения (9) показывает, что устройство по второму варианту обладает новым по сравнению с первым вариантом, свойством-возможностью пол ностью независимой настройки коэффициента усиления путем изменения пас- 30 сивного двухполюсника 6 и постоянной времени интегрирования путем изменения пассивного двухполк сника 9.

Изобретение обеспечивает увеличение диапазона регулирования посто- З5 янных времени, упрощение настройки параметров корректирующих устройств и расширение их функциональных воз можностей. за счет увеличения диапазона регулирования постоянных времени, в него дополнительно введены третий, четвертый и пятый пассивные двухполюсники, второй операционный усилитель, соединенный с вторым источником питания, клемма Земпян которого соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя непосредственно и через третий пассивный двухполюсник с второй клеммой второго пассивного двухполюсника, которая через четвертый пассивный двухполюсник соединена с инвертируюцим входом второго операционного- усилителя, выход которого через пятый пассивный двухполюсник соединен с его инвертирующим входом и непосредственно с выходом устройства.

2. Корректирующее устройство системы автоматического управления, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через пассивный двухполюсник с входной клеммой устройства и одной клеммой второго пассивного двухполюсника, неинвертирующий вход соединен с второй входной клеммой устройства и шиной "Земля" источника питания, соединенного с соответствующими клем- мами операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функционаяьных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования постоянных времени, в него дополнительно введены третий, четвертый и пятый пассивные двухполюсники, второй операционный усилитель, второй и третий источники питания, двигатель постоянного тока с редуктором, механически связанным с подвижным контактом потенциометра со ..средней точкой, который соединен с клеммами третьего источника питания, клеммы "Земля" второго и третьего источников питания соединены с клеммой якоря двигателя постоянного тока и неинвертирующим входом второго операционного усилителя непосредственно и через третий пассивный двухполюсник — с второй клеммой второго пассивного двухполюсника, которая через четвертый пассивный двухполюсник соединена с неиивертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с второй клеммой якоря двигателя по1228069

Составитель Г.Нефедова

Техред И.Попович Корректор А Зимокосов

Редактор К.Волощук

Заказ 2286/48 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 стоянного тока непосредственно и через пятый пассивный двухполюсник — с

era инвертирующим входом, подвижный контакт потенциометра со средней точкой соединен с выходом устройства.