Интегральный регулятор

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть применено для регулирования скорости электроприводов промышленных роботов, а также для управления любыми другими инерционными объектами. Целью изобретения является повышение качества переходных процессов в регуляторе. Поставленная цель достигается за счет |изменения постоянной времени интегрирующего звена в функции сигнала рассогласования. Сигнал рассогласования поступает на информационный вход управляемого интегратора и на информационный вход переключателя. Первый выходной сигнал поступает на входы однотактных детекторов с зоной нечувствительности положительной и отрицательной проводимости и с их выходов - на первые входы первого и второго сумматоров. Второй выходной сигнал переключателя поступает на входы однотактных детекторов положительной и отрицательной проводимости и с их выходов - на вторые входы первого и второго сумматоров. Выходные сигналы первого и второго сумматоров поступают на информационные входы первого и второго интеграторов и на входы Сброс второго и-первого интеграторов. Выходные сигналы интеграторов через пороговые блоки поступают на входы элемента ИЛИ, а его выходной сигнал поступает на управляющие входы управляемого интегратора и переключателя. 3 ил. I (Л го со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 С 05 В 11/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

j(89) 207132 DD (21) 7772667/24-24 (22) 10.10.82 (46) 15.03.87. Бюл. Р 10 (31) WPG 05В/236132 (32) 23. 12. 81 (33) DD (7i) ФЕБ Швермашиненбау-Комбинат

"Эрнст Тельман" (DD) (72) Дорауш Вернд-Дитер (РП) (53) 62-50 (088.8) (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть применено для регулирования скорости электроприводов промышленных роботов, а также для управления любыми другими инерционными объектами. Целью изобретения является повышение качества переходных процессов в регуляторе. Поставленная цель достигается за счет изменения постоянной времени интегрирующего звена в функции сигнала рассогласования. Сигнал рассогласо„„SU„„1297007 А1 вания поступает на информационный вход управляемого интегратора и на информационный вход переключателя.

Первый выходной сигнал поступает на входы однотактных детекторов с зоной нечувствительности положительной и отрицательной проводимости и с их выходов — на первые входы первого и второго сумматоров. Второй выходной сигнал переключателя поступает на входы однотактных детекторов положительной и отрицательной проводимости и с их выходов — на вторые входы первого и второго сумматоров. Выходные сигналы первого и второго сумматоров поступают на информационные

Я входы первого и второго интеграторов и на входы "Сброс" второго и. первого интеграторов. Выходные сигналы интеграторов через пороговые блоки пос- С тупают на входы элемента ИЛИ, а его выходной сигнал поступает на управляющие входы управляемого интеграто- р ра и переключателя. 3 ил. Ь;) 1297007

Изобретение относится к робототехнике и может быть применено для регулирования скорости электроприводов промьппленных роботов, а также для управления любыми другими ивер- 5 ционными объектами.

Известен интегральный регулятор, содержащий измеритель paccorsracoaaния, соединенный выходом через пропорциональный блок и дифференциатор с входами сумматора, подключенного выходом к входу интегратора(книга

Оппельта. Малый справочник технических процессов регулирования. Берлин:

Техника, 1964, с. 529).

f5

Недостатком такого регулятора является низкое качество регулирования из-за постоянного приоутствия интегральной составляющей в законе регулирования.

Известен также интегральный регулятор, содержащий измеритель рассогласования, соединенный выходом через пропорциональный блок и управляемый 25 интегратор с ключом с входами сумматора, причем выход измерителя рассогласования подключен через пороговый блок к управляющему входу ключа управляемого интегратора, отключающего интегральную составляющую закона регулирования (заявка ФРГ У 2354916, кл. С 05 В 11/12, 1980).

Недостатком этого регулятора является низкое качество регулирования при наличии помех, которые приводят к нестабильности цепей регулирования регулятора.

Из известных регуляторов наиболее близким по технической сущности является интегральный регулятор, содержа40 щий. дифференциатор и последовательно соединенные измеритель рассогласования и управляемый интегратор с ключом, вход дифференциатора соединен с выходом измерителя рассогласования,а выход — с управляющим входом ключа, который осуществляет переключение постоянной времени интегрирования управляемого интегратора (акцептованная; заявка ФРГ й"-. 1673601,кл. G 05 В 11/00, 50

1973

Недостатком известного регулятора является низкое качество переходного

55 процесса.

Цель изобретения — повьппение качества переходного процесса в регуляторе.

Поставленная цель достигается тем., что в интегральном регуляторе, содержащем последовательно соединенные измеритель рассогласования и управляемый илтегратор с ключом, дополнительно установлены первый и второй однотактные детекторы, последовательно соединенные переключатель, первый однотактный детектор с зоной нечувствительности, первый сумматор, первый интегратор, первый пороговый блок и элемент ИЛИ и последовательно соединенные второй однотактный детектор с зоной нечувствительности, второй сумматор, второй интегратор и второй пороговый блок, подключенный выходом к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом с управляющими входами ключа управляемого интегратора и переключателя, подключенного информационным входом к выходу измерителя рассогласования, первым выходом — к входу второго однотактного детектора. с зоной нечувствительности, а вторым выходом — к входам первого и второго однотактных детекторов, соединенных выходами с вторыми входами соответственно первого и второго сумматоров„ подключенных выходами к входам сброса соответственно второго и первого интеграторов.

На фиг.1 йредставлена функциональная схема регулятора, на фиг.2— принципиальная схема регулятора; на фиг.3 — циклограммы, поясняющие рабо- ту регулятора.

Регулятор содержит измеритель рассогласования 1.1, управляемый интегратор 1.2, переключатель 1.3,первый однотактный детектор с зоной нечувствительности 1.4, первый однотактный детектор 1,5, второй однотактный детектор с зоной нечувствительности 1.6, второй однотактный детектор 1.7, первый и второй сумматоры 1.8, 1.9, первый и второй интеграторы 1.10, 1.11, первый и второй пороговые блоки i 12, 1 ° 13, элемент

ИЛИ 1.14, ключ 1.1*5, двоичные реверсивные счетчики 2. 1, 2.2, элементы

НЕ ?.3, 2.4, элементы И-НЕ 2.5, 2,6, D-триггеры 2.7, 2.8, элементы И-НЕ

2.9„ 2.10, 2.11, двоичные реверсивные счетчики 2. 12, 2.13, элементы

И-НЕ 2. 14, 2. 15, элемент ИЛИ 2. 16, элементы И 2. 17, 2. 18, двоичный реверсивный счетчик 2.19, генераторы импульсов 2.20, 2.21, X — сигнал за1297007 дания, W — текущее значение регулируемого параметра, Y — выходной сигнал регулятора, XW — сигнал рассогласования, t — время.

Регулятор. работает следующим об- 5 разом.

В основу алгоритма работы данного технического решения положено решение задачи улучшения динамических характеристик интегрального регулято-10 ра путем переключения постоянной времени интегрирования в зависимости от изменения параметров сигнала рассогласования так, чтобы он был пригоден для управления инерционными объектами регулирования с быстроизменяющимися сигналами задания. Зтй задача решается с помощью особого расположения измерителя рассогласования

1.1, управляемого интегратора 1.2, переключателя 1.3, однотактных детекторов 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, сумматоров 1.8, 1.9, интеграторов 1.10,1.11 пороговых блоков 1.12, 1.13 и элемента ИЛИ 1. 14, В процессе регулирования на входы измерителя рассогласования поступают сигнал задания и текущее значение регулируемого параметра. Если сигнал

30 рассогласования, т.е. разница между сигналом задания и текущим значением регулируемого параметра, превышает зону нечувствительности одного из двух однотактных детекторов 1,4 или

1.6,то к включенному за ним интегратору 1 .10 (или 1.11) подводится сигнал, одновременно интегратор другой ветви регулирования 1.11 (или 1.10) сбрасывается в нуль. Пороговый блок

1. 12 (или 1. 13) подает сигнал на. вход

40 элемента ИЛИ 1.14 только тогда, когда сигнал рассогласования по величине, длительности и знаку соответствует изменениям задающего сигнала.Выходной сигнал элемента ИЛИ 1.14 обус«45 лавливает переключение интегратора

1.2 на малую постоянную времени интегрирования путем замыкания ключа

1.15 и подключение однотактного де5О тектора 1.5 без зоны нечувствительности путем переключения контактов переключателя 1.3. После изменения знака сигнала рассогласования, вызванного быстрым изменением сигнала

55 задания, однотактный детектор 1 ° 7 без зоны нечувствительности осуществляет сброс интегратора 1.10 в нуль и тем самым возвращает регулятор в исходное состояние. При другом знаке сигнала рассогласования регулятор работает аналогично.

Передаточные звенья регулятора, соединенные в соответствии с фиг.l, являются известными функциональными блоками систем автоматического регулирования. Они могут быть выполнены как на основе аналоговых, так и на основе цифровых электронных модулей.

Наиболее выгодной формой выполнения данного регулятора является цифровая.

Цифровой регулятор был испытан при регулировании скорости мощных промьппленных роботов. При этом на входы регулятора подавались сигнал задания и текущее значение регулируемого параметра. Указанные сигналы в виде числа импульсов в единицу времени подавались на соответствующие входы измерителя рассогласования 1.. 1 (фиг..l), реализованного с помощью двоичных реверсивных счетчиков 2.1, 2.19, которые используются в качестве управляемого интегратора 1.2.

Счетчик 2.2, элементы НЕ 2.3, 2.4, элементы И-НЕ 2.5, 2.6, 2.9 и D-триггеры 2.7, 2.8 выполняют функции однотактных детекторов 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 и сумматоров 1.8, 1.9 (фиг. 1).Через элемент ИЛИ 2.16 и элемент И-НЕ 2.9 счетчик 2.2 устанавливается в исходное положение через постоянные промежутки времени. Необходимый для этоМ го кратковременный импульс . создается, например, генератором 2.20 (фиг. 1 и 2) . Интеграторы 1. 10, 1. 1 1 и пороговые блоки 1.12, 1.13 реализуются с помощью счетчиков 2.12,2.13, соединенных с элементами И-НЕ 2.10, 2 ° 11. Если выходной сигнал регулятора приложен к счетчику 2.12 или 2.13, то в результате отпирания элемента

И-НЕ 2. 14 или 2.15, соединенного с элементом И 2.17 или 2.18, счетчик

2.1 обходится и тем самым регулятор переключается на меньшую постоянную времени интегрирования. Одновременно с помощью элемента И 2.9 исключается влияние сигнала обратной установки на счетчик 2.2.

Укаэанные операции соответствуют переключению постоянной времени интегрирования управляемого интегратора 1.2 путем замь|кания ключа 1.15 и переключению переключателя 1.3 (фиг.l), При изменении знака сигнала рассогласования в зависимости от на1297007 правления изменения сигнала рассогласования устанавливается в исходное состояние интегратор 1. 10 или 1. 11, которые реализованы с помощью счетчиков 2.12 и 2.13 (фиг.2).Тем самым 5 происходит переключение регулятора на большую постоянную времени интегрирования.

Принцип работы регулятора поясняется циклограммами зависимости его основньгх сигналов от сигнала рассогласования (фиг.3).

Сигнал рассогласования постоянен, но незначителен: пороговое значение не превышается, устанавливается боль- 15 шая постоянная времени интегрирования.

Сигнал рассогласования велик, постоянен по времени, но кратковременен: пороговые блоки 1.12 и 1.13 не срабатывают, устанавливается большая постоянная времени интегрирования.

Сигнал рассогласования велик и действует долгое время без изменения знака: к моменту времени t npoucxo25 дит переключение управляемого интегратора 1.2 на меньшую постоянную времени интегрирования.

Большой и имеющийся в наличии долгое время сигнал рассогласования прерывается кратковременным изменением сигнала рассогласования по величине и по знаку: к моменту времени t в регуляторе устанавливается большая постоянная времени интегрирования. 35

В результате указанных особенностей предлагаемое техническое решение позволяет различать действительное изменение сигнала задания от действия помехи на сигнал задания. Таким об-. разом, достигается быстрый характер регулирования без постоянного рассогласования при благ оприятном переходном процессе, сохранении исключительно интегральной характеристики и стабильности цепей регулирования регулятора, Формула изобретения

Интегральный регулятор, содержащий последовательно соединенные измеритель рассогласования и управляемый интегратор с ключом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества переходного процесса в регуляторе, в нем дополнительно установлены первый и второй однотактные детекторы, последовательно соединенные переключатель, первый однотактный детектор с зоной нечувствительности, первый сумматор, первый интегратор, первый пороговый блок и элемент ИЛИ и последовательно соединенные второй однотактный детектор с зоной Heчувствительности, второй сумматор, второй интегратор и второй пороговый блок, подключенный выходом к второму входу элемента ИЛИ,соединенного выходом с управляющими входами ключа управляемого интегратора и переключателя, подключенного информационным входом к выходу измерителя рассогласования, первым выходом — к входу второго однотактного детектора с зоной нечувствительности, а вторым выходом — к входам первого и второго однотактных детекторов, соединенных выходами с вторыми входами соответственно первого и второго сумматоров, подключенных выходами к входам сброса соответственно второго и первого интеграторов.

1297007

1297007

ХИ

Редактор И. Касарда Техред А.Кравчук Корректор A. Тяско

Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 779/50

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4