Система стабилизации

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, может быть использовано при создании высококачественных систем стабилизации координат объекта регулирования. Цель изобретения - повышение быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных возмущений во всем возможном диапазоне их изменения. Система стабилизации содержит сумматоры 1, 5, усилители 2, 6, объект 3 регулирования, модель 4 объема регулирования, дифференциатор 7, релейный элемент 8 с зоной нечувствительности, задатчик 9 входного сигнала, нелинейное звено 10 с характеристикой антилогарифмического типа. Использование данной системы стабилизации позволяет сократить длительность протекания переходных процессов и повысить качество регулирования. 2 ил.

союз соеетсних соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A STQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1272307 (21) 4297603/24-24 (22) 18.08. 87 (46) 15, 07. 89. Бюп. У 26 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) С. Н. Ванько (53) 62-50 (088. 8) (56) Шило В.Л. Линейные интеграпьные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, М.: Советское р ади о, 1979, с. 172, рис. 4. 16б.

Авторское свидетельство СССР

У 1272307, кл. С 05 В 11/01, 1985. (54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ

Изобретенне относится к автоматическому регулированию, может быть использовано при создании высококачественных систем стабилизации ноор,«SU„„1493979 A 2 (51)4С 05 В 11 01

2 динат объекта регулирования. 11епь изобретения — повыщение быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных возмущений во всем возможном диапазоне их изменения. Система стабилизации содержит сумматоры 1, 5, усилители 2, 6, объект Зрегулирования,,модель 4 объема регулирования, дифференциатор 7, релейный элемент 8 с зоной нечувствительности задатчик 9 входного сигнала, нелинейное звено 10 с характеристикой антилогарифмического типа. Ис- пользование данной системы стабилизации позволяет сократить длительность протекания переходных процессов и повысить качество регулирова-, 10

)"у(р))"о(p)U o + W„(p)WO(p)()+

+F(A)) A = A, Дл я регулирования оптимального по быстродействию, управляющий сигнал

U на входе объекта должен иметь

1 прямоугольную форму (фиг, 2), - причем максимальная амппитуда управляю= щего сигнала должна определяться и

35 ограничиваться лишь насыщением элеВ ментов системы, Тогда

Ф. t т, Г, U < =В(1-е )-(В-!))()-e е )-Л,(1) 3 1493979

Изобретение относится к автоматическому регулированию, может быт ь использовано при создании высококачественных систем стабилизации коор5 динат объекта регулирования, и яв— ляется усовершенствованием изобретения по авт. св. У 1272307.

Бель изобретения — повышение быстродействия и качества стабилиэ ации объекта первого порядка при компенеации действия скачкообразных возмущений во всем возможном диапазоне их изменения.

Па фиг. 1 представлена структурная схема системы стабилизации; на фиг. 2— временные диаграммы сигналов на входе и выходе объекта регулирования.

Система стабилизации содержит (фиг, 1 ) первый сумматор 1, первый 20 у сипитель 2, объект 3 регулирования, модель 4 объекта регулирования, второй сумматор 5, второй усилитель 6, дифференциатор 7, релейный элемент, 8 с зоной нечувствительности, задатчик 9 входного сигнала, нелинейное

- звено 10 с характеристикой антилогарифмического типа.

Система стабилизации работает следующим образом.

При отсутствии возмущения выходной сигнал Uq стабилизируется на заданном уровне, определяемом сигналом задания U!! с выхода задатчика 9 и ста тическими параметр ами системы. Сигнала в цепи гибкой обратной связи нет, При появлении возмущения ) на выхо° де второго сумматора 5 появляется сигнал Я, равный возмущению Л, Си гнал

E через нелинейное звено 10 поступа- 40 ет на вход реального дифференцирую- о щего звена 7. Далее продифференцированный сигнал с(поступает на вход релейного элемента 8 с зоной нечувствительности. Если сигнал с превышает 45 зону нечувствительности Ъ, — на выходе релейного элемента появляется сигнал производной р максимальной возможной амплитуды В, ограничиваемой лишь напряжением насыщения элементов системы. Сигнал производной такой формы оказывает эффективное воздейстЪ вне на последующие элементы системы и о Rü å Kò, чт о значительно ускоряет процесс регулирования. В процессе регулирования, по достижении выходной коордй атной U < заданного значения, величина производной Ы снижается, становясь меньше зоны нечувствительности b релейного элемента 8, Ilenb гибкой обратной связи "разрыв ается .

Дпя обьекта регулирования первого порядка с передаточной функцией

1 (р) = — — — — в р азомкнутой систетр+)

1 ме регулирования выходной сигнал Б описывается уравнением где )! (р) — передаточная функция усиЪ лителя;

Uo сигнал задания, t, (t) — входной сигнал объекта регулирования с ограничением It!,(t)! и В;

U () — выходной сиЧ нал объекта ре гулир ов ания; — возмущение на выходе объекта регулирования.

Дпя простоты можно принять Wy(p)

1 и U = О, тогда

Б z = )") (р) (1 + Р(Л)) Л вЂ” Л.

Отсюда легко найти оптимальное время регулирования, приравняв нулю выражение (1) в момент

1! о

f !

В()-е !) -())- Л ) (1-e e г) Л 0

Л

Получим t = -Т 1п(1 — — ), В

Т.е. при е ь t сигнал p(t) должен бьггь максимальным, а при ! он должен бьггь равен нулю.

Если В ъ Я, что характерно дпя большинства систем автоматического регулирования, обладающих значительным запасом управляющего сигнала по амппитуде (коэффициентом форсировки

В/ Л 7j 5-10) можно зависать

-Т 1n() — - ) «Л -,(2)

Л Т

В В

1493979 отсюда

Таким образом, для обеспечения оптимального по быстродействию регулирования длительность сигнала р (t)

1 при известных и заданных Т, и В, должна быть пропорциональна амплитуде возмущения. Л.

В данной системе при W „(p) - V (р) сигнал Е на выходе второго сумматора

5 будет равен возмущению М, действу- ip ющему на выходную координату U объек1 та регулирования, и система по своим свойствам становится эквивалентной разомкнутым системам. Дпя нелинейного звена 10 с характеристикой типа ан- 15 тилогарифмической, реального дифференциатора 7 и релейного элемента 8 с зоной нечувствительности можно записать

b l м б СЛ б 1Q

1 Кт т.е.

b б КТ, имеем аб с Л (4) 20

Ке

СЛ при Л > 0 при Л = 0 при Л (0

-СЛ

Т у е— при Ы >> b при (б(1 < ь ,ри Ы (-b

-В

Система стабилизации по авт. св.

35 Р 1272307, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных возмущений во

40 всем возможном диапазоне их изменения, выход второго сумматор а соединен с входом дифференциатора через введенное в систему нелинейное звено с характеристикой антилогарифмичес45 кого типа.

Тогда при действии скачкообразного возмущения Л на выходе реального дифференциатора 7 будет сигнал

Ф

Т 7 еЛ Т у

d (t) = g — e = Ke

Ф

КТ сЛ-(3)

Вр емя, в течение котор ого сигнал

p(t) на выходе релейного элемента 8 с зоной нечувствительности будет равен В, опредепим иэ выражения (3), приравняв его величине зоны нечувствительности:

KT

d(t) -„- е ** b б

Выбирая параметры нелинейного звена 10 такими, что

be, Г1n -- m 0

КТ

Из выражения (4 ) видно, что длительность си нала на выходе релейного элемента оказывается пропорциональной амплитуде возмущения.

Приравняв (2 ) и (4 ), найдем связь между параметрами системы стабилизации, при которых обеспечивается квазиоптимальное по быстродействию регулир ов ание:

Т

В

Т-аким образом, испсбпьэование данной системы стабилизации позволит сократить длительность протекания пере-. ходных процессов и повысить качество регулирования.

Формул а изобретения

1493979 я г) Я

0 и(Ф) Составитель Y. Никитина

Техред Л,Олийнык

Редактор И. Сегляник

Корректор И. Муска

Заказ 4109/44, Тирам 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101