Система управления

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и позволяет повысить качество регулирования за счет устранения низкочастотных колебаний регулируемой величины. Это достигается путем модулирования нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, определяющего абсолютное значение сигнала, формируемого нелинейным корректирующим устройством 1 управления, высокочастотным сигналом фильтра 14 переменной структуры, поступающим через второй релейный блок 12 на первый вход второго блока умножения 11. Модуляция нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, поступающего на второй вход второго блока умножения 11, вызывает эффект вибрационной линеаризации, за счет чего и устраняются низкочастотные колебания регулируемой величины. Для поддержания высокочастотных переключений фильтра переменной структуры 14 на установившихся режимах работы на его второй вход подается сигнал с выхода источника 13 постоянного сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 В 13/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В о 4

О

О фь. (21) 4738506/24 (22) 18.09.89 (46) 30.07.91. Бюл. М 28 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе и Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" (72) И.А.Глебов, Е,В.Распопов, B,È.Ïåðåльман и И,В.Машкина (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1171754, кл. G 05 В 13/00, 1983.

Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления. Под ред. Ю.И.Топчеева. М.:

Машиностроение, 1971, с. 306-307. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и позволяет повысить качество регулирования эа счет устранения низкочастотных колебаний ре. Ы, 1667004 А1 гулируемой величины, Это достигается путем модулирования нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, определяющего абсолютное значение сигнала, формируемого нелинейным корректирующим устройством t управления, высокочастотным сигналом фильтра 14 переменной структуры, поступающим через второй релейный блок

12 на первый вход второго блока 11 умножения. Модуляция нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, поступающего на второй вход второго блока 11 умножения, вызывает эффект вибрационной линеаризации, за счет чего и устраняются низкочастотные колебания регулируемой величины. Для поддержания высокочастотных переключений фильтра переменной структуры 14 на установившихся режимах работы на его второй вход подается сигнал с выхода источника 13 постоянного сигнала. 2 ил.

1667004

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть применено, например, для регулирования авиационных газотурбинных двигателей.

Цель изобретения — повышение качества регулирования.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой системы управления; на фиг, 2— блок-схема фильтра переменной структуры.

Устройство (фиг. 1) содержит нелинейное корректирующее устройство 1, объект 2 управления, элемент 3 сравнения, задатчик

4, первый релейный блок 5, первый фильтр

6, первый элемент 7 модуля, первый блок 8 умножения, второй фильтр 9, второй элемент 10 модуля, второй блок 11 умножения, второй релейный блок 12, источник 13 постоянного сигнала и фильтр 14 переменной структуры, Фильтр 14 переменнсй структуры (фиг, 2) содержит третий элемен 15 модуля, блок

16 усиления, третий блок 17 умножения, третий релейный блок 18, сумматор 19, третий фильтр 20 и четвертый фильтр 21, Устройство работает следующим образом.

В нелинейном корректирующем устройстве 1 сигнал рассогласования а поступает на вход первого релейного блока 5, на вход второго фильтра 9 и на первый вход фильтра

14 переменной структуры.

Выходной сигнал у первого релейного блока 5, определяемый выражением у = signe поступает на вход первого фильтра 6, который является инерционным звеном и имеет передаточную функцию (р) к,р+

1 (1)

Выходной сигнал у1 первого фильтра 6, определяемый выражением

У1 = У1(Р) (2) поступает на вход первого элемента 7 модуля, который осуществляет операцию взятия модуля в соответствии с выражением

У2 =)У1, (3) где у2 — выходной сигнал перво о элемента

7 модуля. Сигнал у2 поступает на второй вход первого блока умножения 8, где умножается на сигнал уз, поступающий на первый вход первого блока умножения 8 с выхода второго фильтра 9, Второй фильтр 9 является форсирующим звеном с передаточной функцией

W2(P) (4) где К2, т2 — коэффициенты,К2> т2) и осуществляет преобразование сигнала е в соответствии с выражением уз - еи(р) я. (5) 5

Выходной сигнал у+ первого блока 8 умножения равен

У4 = У2УЭ (6)

Можно показать, что амплитудно-частотная характеристика контура, включающего в себя последовательно соединенные первый релейный блок 5, первый фильтр 6 и первый элемент 7 модуля, выход которого соединен с первым входом первого блока 8 умножения, э второй вход через второй фильтр 9 соединен с входом первого релейного блока 5, определяется произведением амплитудных характеристик первого 6 и второго 9 фильтров, а фазовая частотная характеристика зависит в основном от фэзовой характеристики второго фильтра 9. Параметры r> и К2,т2 первого 6 и второго 9 фильтров соответственно выбираются таким образом, чтобы фазовое опережение вносилось данным контуром в диапазоне частот 0-3 Гц, а амплитудно-частотная характеристика была бы близка к 1 в указанном частотном диапазоне.

Выходной сигнал U фильтра 14 переменной структуры, на второй вход которого поступает сигнал дс источника 13 постоянного сигнала является высокочастотным знакопеременным сигналом и поступает на вход второго релейного блока 12, выходной сигнал которого определяется выражением

Z = sign U. (7)

Сигнал Z поступает на первый вход второго блока умножения 11, на второй вход которого поступает сигнал у с выхода второго элемента модуля 10, который осуществляет операцию взятия модуля в соответствии с выражением

У5 =f У4 (8)

Выходной сигнал Ut второго блока 11 умножения, определяемый выражением

U> =ysZ (9) является выходным сигналом нелинейного корректирующего устройства 1 и поступает на объект 2 управления.

Управление в нелинейном корректирующем устройстве 1 формируется так, что знак сигнала 01 определяется знаком сигнала U фильтра 14 переменной структуры. выделение которого осуществляется вторым релейным блоком 12, а величина сигнала U> определяется абсолютным значением сигнала у4, выделение которого производится вторым элементом 10 модуля.

Таким образом, производится модуляция нелинейногс сигнала у4 высокочастотным сигналом Z, что вносит эффект линеаризации.

Фильтр 14 переменной структуры работает следующим образом. Сигнал а с перво1667004

15

55 го входа фильтра переменной структуры поступает на вход третьего элемента 15 модуля и на вход третьего фильтра 20, который является форсирующим звеном и осуществляет преобразование сигнала я в соответствии с выражением

S = з(р)я (10) где S — выходной сигнал третьего фильтра

20; wp(p) — передаточная функция третьего фильтра 20;

Кз, гз — коэффициенты,Кз > тз.

Сигнал Х1 третьего элемента 15 модуля, определяемый выражением

Х1 =(я (11) поступает на блок 16 усиления, где усиливается в К раз

Х2 =К аХ, (12) где X2 — выходной сигнал блока 16 усиления;

К а — коэффициент передачи блока 16 усиления.

Сигнал Х2 поступает на первый вход третьего блока 17 умножения, где перемножается с сигналом Хз третьего релейного блока 18, определяемым выражением

Хз = 9п 1 ° (13) где S> — выходной сигнал сумматора 19, определяемый

Si = S S2+ (14) где Я2 — выходной сигнал четвертого фильтра 21, поступающий на второй — инвертирующий вход сумматора 19; д — сигнал источника постоянного сигнала 13, поступающий на третий вход сумматора 19, являющийся вторым входом фильтра 14 переменной структуры.

Четвертый фильтр 21 является инерционным звеном и производит преобразование сигнала U третьего блока умножения 17 в соответствии с выражением

S2 = w4(p)U, (15) где w4(p) — передаточная функция четвертого фильтра 21, w 4(p) = . Выходной

К

t4p+1 сигнал U третьего блока 17 умножения является выходным сигналом фильтра 14 переменной структуры и поступает на вход второго релейного блока 11.

При определенных условиях в фильтре

14 переменной структуры возникает скользящий режим. Параметры третьего 20 и четвертого 21 фильтров выбираются такими, чтобы скользящий режим существовал в диапазоне частот 0 — 3 Гц. Однако при таких параметрах фильтратов 20 и 21 в конце переходного процесса в системах управления, объект управления которых описывается передаточной функцией высокого порядка и характеризуется отрицательной величиной запаса по фазе p= -30 — -40 на частоте среза, возможен срыв скользящего режима, Срыв скользящего режима приводит к тому, что на выходе фильтра 14 переменной структ,ры будет отсутсTB083Tb высокочастотная составляющая, следовательно, выходной сигнал Z второго релейного блока 12 будет равен либо 1, либо -1. В этом случае выходной сигнал U> нелинейного корректирующего устройства 1 будет определяться абсолютной величиной выходного сигнала у4 первого блока 8 умножения, что приведет к неусгойчивости.

Для избежания этого на второй вход фильтра 4 переменнои структуры подается постсянный сигнал д источника 13 постоянного сигнала, так как при наличии даже небольшого смещения высокочастотные переключения не срываются. Величина д выбирается такой, чтобы данный сигнал практически не влиял на статическую точность и не оказывал существенного влияния на переходной процесс системы управления.

Формула изобретения

Система управления, содержащая последовательно соединенные задатчик и элемент сравнения, последовательно соединенные первый релейный блок, первый фильтр и первый элемент модуля, первый вход первого блока умножения подключен к выходу второго фильтра, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, подключенного вторым входом к выходу объекта управления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, она дополнительно содержит второй элемент модуля, второй блок умножения, второй релейный блок, источник постоянного сигнала и фильтр переменной структуры, выход которого через второй релейный блок соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через второй элемент модуля соединен с выходом первого блока умножения, а выход — с входом объекта управления, вход первого релейного блока соединен с входом второго фильтра и с информационным входом фильтра переменной структуры, вход смещения которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, выход первого элемента модуля соединен с вторым входом первого блока умножения.

1667004

Фи2 2

Составитель А,Лащев

Техред М.Моргентал

Редактор Ю.Середа

Корректор В,Гирняк

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

Заказ 2521 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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