Экстремальный регулятор для резонансного объекта

 

Изобретение относится к электрическим системам управления и может быть использовано в системах подстройки частоты резонансных объектов ультразвуковой техники и технологии, вибрационных машцн, RLC-контуров и др. Целью изобретения является повышение устойчивости регулятора при периодических изменениях регулируемой величины . Регулятор содержит резонансный объект 1, датчик 2 управляемой величины , выпрямитель 3, конденсатор 4, элементы сравнения 5,9, детектор 6 пропадания импульсов, разрядный ключ 7, Т-триггер 8, интегратор 10, исполнительный механизм 11, Регулятор работоспособен , и устойчив при периодических изменениях регулируемой величи ны за счет детектора пропадания импульсов , вьшолненного на основе тайс мера, который исключает ложные реверсы при поиске глобального экстремума. 2 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1413598 А1 ц1) 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4185286/24-24 (22) 20.01 .87 (46) 30.07.88, Бюл.Р 28 (72) В.В.Гейченко, P.Н.Киямов, М.Ю.Озеров, Н.И.Петриди, Е.Ш.Статников, Е.В.Токарев, И.Ф.Шафигуллин, А.М.Петренко, С.С.Охитин и Е.А.Вострухин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 798706, кл. G 05 В 13/02, 1979 °

Авторское свидетельство СССР

N 798705, кл. G 05 В 13/02, 1979. (54) ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ

РЕЗОНАНСНОГО ОГ>ЬЕКТА (57) Изобретение относится к электрическим системам управления и может быть использовано в системах подстройки частоты резонансных объектов ультразвуковой техники и технологии, вибрационных машин, RLC-контуров и др.

Целью изобретения является повышение устойчивости регулятора при периодических изменениях регулируемой вели- чины. Регулятор содержит резонансный объект 1, датчик 2 управляемой величины, выпрямитель 3, конденсатор 4, элементы сравнения 5,9, детектор 6 пропадания импульсов, разрядный ключ

7, T-триггер 8, интегратор 10, исполнительный механизм ll ° Регулятор работоспособен,и устойчив при периодических изменениях регулируемой величи» ны за счет детектора пропадания импульсов, выполненного на основе тай- с

Щ мера, который исключает ложные реверсы при поиске глобального экстремума.

2 ил.

С:

1413598

Изобретение относится к электрическим системам управления и может

1 быть испольэсвайо в системах подстройки частоты резонансных объектов, вибрационных машин, И.С-контуров и др.

Целью изобретения является повышение устойчивости регулятора при периодических изменениях регулируемой величины.. 10

На фиг.1 изображена схема регулятора; на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие работу экстремального регулятора.

Регулятор содержит резонансный объект 1, датчик управляемой величины 2, выпрямитель (диод) 3, запоминающий конденсатор 4, второй элемент сравнения 5, детектор пропадания импульсов 6, разрядный ключ 7, Т-триг- 20 гер 8, первый элемент сравнения 9, интегратор 10 исполнительный механизм 11

На эпюрах напряжения изображены:

U„„ - пульсации напряжения источника 25 питания; U — напряжение на выходе датчика 2 управляемой величины; U напряжение на выходе выпрямителя 3, U H eHHe HG выходе конденсат тора 4„ U - напряжение на выходе второго элемента сравнения 5; U .— напряжение на выходе детектора пропадания импульсов 6; U — напряжение на первом выходе Т-триггера 8; UY напряжение на выходе первого элемента сравнения 9; U - напряжение на выходе интегратора 10.

Экстремальный регулятор для резонансного объекта работает следующим образом.

Пусть модуляция амплитуды сигнала

U с выхода датчика 2 управляемой величины обусловлена пульсациями напряжения U„ источника питания (см. пит фиг.2).

На вход резонансного объекта 1 от исполнительного механизма 11 поступает регулирующее воздействие, приводящее к колебаниям управляемой величины объекта.

Пусть, например, система находится 50 в дорезонансной области и происходит плавное увеличение частоты регулирующего воздействия. Сигнал О,, пропорциональный амплитуде колебаний резонансного объекта, с датчика 2 управляемой величины поступает на последовательно соединенный выпрямитель 3, на выходе которого наблюдается сигнал. (см. фиг.2). На конденсаторе 4 происходит запоминание уровня сигна-ла U с выхода выпрямителя 3, и на выходе конденсатора 4 наблюдается сигнал U>.

Второй элемент сравнения 5 сравни вает сигналы, поступающие на его входы. Если текущий сигнал с выхода дат чика 2 больше предыдущего по амплитуде, т.е. происходит позаряд конденсатора 4, то на выходе второго элемента сравнения 5 наблюдается импульс U соответствующей "!", который поступа ет на вход детектора пропадания импульсов 6, который применен с целью устранения ложной настройки на локальные экстремумы, которые имеют место в интервалах времени от 1 до t, от до t, от t до t и вызваны пульсациями питающего напряжения П„„

Детектор пропадания импульсов б выдает на выходе импульс напряжения

U в случае,,если импульсы U с выхода второго элемента сравнения 5 от» сутствуют в течение времени задержки

Т большем чем временный интервал между двумя локальными экстремумами, который обуславливается частотой пульсаций U„ . Так, после прохождения первого локального экстремума на интервале времени от до t импульсы Uq с выхода второго элемента сравнения 5 отсутствуют. Детектор пропадания импульсов 6 настроен на больший интервал времени и поэтому сигнал с его выхода отсутствует. В момент

Ф времени t происходит новый подзаряд конденсатора, когда амплитуда сигнала

U вновь начинает расти. Импульс U с выхода второго элемента сравнения

5 регистрируется детектором пропадания импульсов б,.импульс U< íà его выходе отсутствует, процесс увеличения частоты колебаний продолжается до достижения резонансной частоты.

При выходе системы на резонансную частоту (точка А на фиг.2б) на конденсаторе 4 происходит запоминание значения глобального экстремума,, после чего текущее значение сигнала

U, .с датчика 2 управляемой величины будет меньше сигнала с конденсатора

4. Поэтому импульсы U с выхода вто- .

4 рого элемента сравнения 5 отсутствуют

Отсутствие импульсов U в течение времени большем периода пульсации свидетельствует о том, что система уходит за резонансную частоту.

1413598 4.

Функции детектора пропадания ими пульсов 6 выполняет узел на основе . таймера.

Т-триггер выполнен на основе ЕК5 триггера и управляется по входу синт хронизации, с приходом каждого импульса с детектора пропадания импульсов 6 инвертирует свое состояние.

Первый элемент сравнения 9 представляет иэ себя аналоговый компаратор.

Отсутствие импульсов U с выхода второго элемента сравнения 5 регистр руется детектором пропадания импульсов 6, на его выходе устанавливается уровень "1" — U, Передним фронтом этого сигнала Т-триггер 8 инвертируе свое состояние. Одновременно сигнал

U поступает на вход разрядного ключа 7, который разряжает конденсатор

4, подготавливая его к новому циклу работы. С приходом первой положительной полуволны сигнала U на конденсатор 4 происходит срабатывание второго элемента сравнения 5, который выдает импульс U на вход детектора пропадания импульсов 6, после чего на выходе последнего вновь устанавливается уровень "О" - U . Детектор 6 готов к: новому циклу работы. 20

Переключение Т-триггера вызывает переключение первого элемента сравнения 9, на выходе которого напряжение U меняет свою полярность. В результате напряжение U> на выходе интегратора 10 уменьшается линейно, что ведет к уменьшению частоты регулирующего воздействия - реверсу, которое обеспечивается исполнительным механизмом Е1. Система опять начинаетЗ0 движение к резонансу. Процессы движения к резонансу с уменьшением частоты аналогичны описанному выше.

Возникает автоколебательный режим, в котором амплитуда управляемой величины колеблется относительно ее мак- „ симального значения, глобального экстремума, что соответствует поддержанию экстремума с некоторой погрешностью на рыскание в его окрестности.

Таким образом, использование устройства позволяет повысить устойчивость настройки частоты в установках и устранить погрешность, вызванную изменением параметров колебательной системы в процессе работы, или внешними возмущениями, например пульсациями источника питания °

Формула изобретения

Экстремальный регулятор для резонансного объекта, содержащий Т-триггер, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные интегратор, исполнительный механизм и резонансный объект соединен с входом датчика управляемой величины, подключенного первым выходом к входу выпрямителя, выход которого соединен с первым выводом запоминающего конденсатора и с первым выводом разрядного ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом запоминающего конденсатора, с вторым выходом датчика управляемой величины и с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения устойчивости регулятора при периодических изменениях регулируемой величины, в .него введены второй элемент сравнения и детектор пропадания импульсов, подключенный выходом к входу синхронизации Т-триггера и к управляю ющему входу разрядного ключа, вход детектора пропадания импульсов под ключен к выходу второго элемента сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выходу датчика управляемой величины и к первому выводу запомина" ющего конденсатора.

1413598

Составитель Е.Власов

Редактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 3784/50

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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