Нелинейное корректирующее устройство с фазовым опережением

 

Изобретение относится к нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано для повышения устойчивости и улучшения динамических характеристик систем автоматического управления. Цель изобретения - расширение области применения и повышение помехозащищенности устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены два усилителя с коэффициентом К = 2, два инвертора, два сумматора и два фильтра первого порядка с одинаковыми постоянными времени, с помощью которых формируются два параллельных канала, один из которых представляет собой линейный инерционный фильтр второго порядка, а другой - неминимально-фазовый фильтр. Выходные сигналы этих каналов синфазны, т.е. имеют одинаковое запаздывание по фазе, а отношение, формируемое на делителе, - постоянная величина на данной частоте. На умножителе входной сигнал корректирующего устройства ослабляется пропорционально отношению выходных сигналов инерционного и неминимально-фазового каналов. Алгебраическая сумма инвертированных входного сигнала, сигнала с выхода неминимально-фазового канала, а также сигнала с выхода блока умножения, получаемая на втором сумматоре, формирует сигнал, имеющий фазовое опережение от 0 до 180° без ослабления амплитуды, при этом выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства является линейным. Такие свойства корректирующего устройства не могут быть получены никакой линейной комбинацией линейных фильтров. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1,. 80„„1476429 (51) 4 G 05 В 5/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV CBMPETEflbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM .ПРИ ГКНТ СССР (21) 4324432/24-24 (22) 06,10,87 (46) 30,04,89. Бюл, ¹- 16 (72) Е.С.Вересов (53) 62-50 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1076870, кл. G 05 В 5/01, 1984.

Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления. / Под ред. Ю.И.Топчеева, М.: Машиностроение, 1971, с.206-207, рис. V. 7 ° (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ФАЗОВЬМ ОПЕРЕЖЕНИЕМ (57) Изобретение относится к нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано для повьппения устойчивости и улучшения динамических характеристик систем автоматического управления. Цель изобретения — расширение области применения и повышение помехозащищенности устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены два усилителя с коэффициентом К=2, два инвертора, два сумматора и два фильтра первого порядка с одинаковыми постоИзобретение относится к нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано для повьппения устойчивости и улучшения динамических характеристик систем автоматического управления, Цель изобретения — расширение области применения и повьппение помехозащищенности устройства. янными времени, с помощью которых формируются два параллельных канала, один из которых представляет собой линейный инерционный фильтр второго порядка, а другой — неминимальнофазовый фильтр. Выходные сигналы . этих каналов синфазны, т.е. имеют одинаковое запаздывание по фазе, а отношение, формируемое на делителе,— постоянная величина на данной частоте. На умножителе входной сигнал корректирующего устройства ослабляется пропорционально отношению вы-.. ходных сигналов инерционного и неминимально-фазового каналов. Алгебраическая сумма инвертированных входного сигнала, сигнала с выхода неминимально-фазового канала, а также сигнала с. выхода блока умножения, получаемая на втором сумматоре, формирует сигнал, имеющий фазовое опережение от 0 до 180 без ослабления амплитуды, при этом выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства является линейным. Такие свойства корректирующего устройства не могут быть получены никакой линейной комбинацией линейных фильтров. 3 ил.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эпюры выходных сигналов основных блоков устройства; на фиг.3— амплитудно-фазовая частотная характеристика устройства °

Устройство содержит первый усилитель 1 с коэффициентом усиления к=2, первый фильтр 2 первого порядка, 1476429 ь (w) о где О(— — — -. с 90

Uâ =Uä sin tó вr

w(p) = — — — ——

20 ! (1+Т )™

25 где П (ы) 1+ u) KTL

1-w Т

arccos — -"-" ——

1+ Т

<,() 0эых 14 ++Uв + 9

30 где U q U sinì t;

35 В итоге на выходе нелинейного корректирующего устройства формируется сигнал

40 где 0 с q (w) c 180

1-Т

w(p)= е

1+Тр

45 где п (ш)1, 1 Т

q ()=arccos

1 +ы Т . 50

Отсюда видно, что выходные сигналы первого и второго каналов имеют одинаковые фаэовые сдвиги, т,е. синфазны, но отличаются амплитудными характеристиками, Отношение этих сигналов, которое формируется делителем

6, на каждой заданной частоте с в любой момент времени является постоянной величиной, равной

+Т

w (р) = — — —-1-Т второй фильтр 3 первого порядка, первый инвертор 4, первый сумматор 5, делитель 6, умножитель 7, второй инвертор 8, второй усилитель 9 с коэффициентом усиления к=2 и второй сумматор 10.

Устройство работает следующим образом.

Входной гармонический сигнал вида проходя через первый канал, состоящий из последовательно соединенных первого усилителя 1, первого 2 и второго 3 фильтров и описываемый передаточнай функцией преобразуется в сигнал

U = U„D (м ) s inL w t- У, (w )), Тот же входной сигнал, проходя через второй канал, состоящий из двух параллельных трактов, первый из которых состоит из последовательно соединенных первого усилителя

1 и первого фильтра 2, а второй— из первого инвертора 4 и последовательно с ним соединенного первого сумматора 5, на второй вход которого подключен выход первого тракта, описываемый передаточной функцией пре образ ует ся в сигнал

U =U

U f 1 +м2Т2 ч (ы)

cos

На выходе умножителя 7 формируется сигнал

U =U U =4 соз - — — — 8 sinwt я <() у Ь 2 л У откуда видно, что на выходе умножителя 7 происходит подавление амплитуды входного сигнала с интенсивностью

g (ш)

q = --4 cos

У без изменения фазы.

На выходе второго сумматора 10 формируется выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства, равный алгебраической сумме выходных сигналов умножителя 7, второго инвертора 8 и второго усилителя 9

U =2 U = -2U sinìt..ф А

Uggr=U„sinLv t + q (e)), Отсюда видно, что выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства является линейным и опережает по фазе входной сигнал от

О до 180О, не изменяя его амплитуды.

Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство позволяет формировать неминимальнофазовое звено с фазовым опережением, описываемое передаточной функцией которое не может быть реализовано никакой линейной комбинацией линейных звеньев, 5 1 lg

Формулa из обрeтения

Нелинейное корректирующее устройство с фазовым опережением, .содержащее делитель и умножитель, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения помехоэащищенности устройства, в него введены два усилителя с коэффициентом усиления К=2, два инвертора, два сумматора и два фильтра первого порядка, причем вход устройства соединен с входами первого усилителя

1 с коэффициентом усиления k=2 и первого инвертора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и входом второго усилителя с коэффициентом усиления k=2, подклю ченного выходом к первому входу вто76429 рого сумматора, выход первого усилителя с коэффициентом усиления k=2 соединен с первым входом первого фильтра первого порядка и с первым

5 входом умножителя, второй вход которого подключен к выходу делителя, вход "Делимое" которого соединен с выходом второго фильтра первого порядка, а вход "Делитель" — с выходом первого сумматора и входом второго инвертора, подключенного выходом к второму входу второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножителя, Выход первого фильтра первого порядка подключен к входу второго фильтра первого порядка и второму входу первого сумматора, и выход второго сумматора является вы1 ходом устРойства.

Фиг. Р

1476429

Составитель Г.Нефедова

Техред М.Дидык

Редактор А,Ревин

Корректор В,Романенко

Заказ 2153/47 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,1.01