Непрерывный привод

 

Изобретение относится к системам автоматического управления, содержащим нелинейные звенья типа насыщение и подверженным воздействию гармонических помех , параметры которых близки к параметрам полезного управляющего сигнала . За счет введения нуль-органа и двух замыкающих контактов в блок коммутации улучшаются эксплуатационные свойства непрерывного привода при формировании компенсирующего фазового сдвига между входной и выходной регулируемыми координатами . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 643827 (21) 4769024/24 (22) 11.12.89 (46) 15.05.92, Бюл. М 18 (75) А.С. Кочетов (53) 62 — 50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 643827, кл. G 05 В 11/01, 1976, (54) НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к системам автоматического управления, содержащим неИзобретение относится к системам автоматического управления (САУ), содержащих нелинейные звенья типа "насыщение" и подверженных воздействию гармонических помех, параметры которых близки к параметрам полезного уп равля ющего сигнала, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. 643827.

В основном изобретении непрерывный привод содержит два замкнутых контура, первый из которых содержит усилитель, суммирующий силовой механизм и блок обратной связи, а второй контур состоит из моделей указанных блоков первого контура, Кроме того, известный непрерывный привод содержит последовательно соединенные между собой блок с зоной нечувствительности, фиксатор ограничения и блок коммутации в виде реле с задержкой на отключение, размыкающие контакты которого включены в цепь между выходом усилителя и первым входом силового механизма, а замыкающие контакты реле — между выходом модели усилителя и входом силового механизма. Эти размыкающие и замыкающие,, Ж„„1734071 А2 линейные звенья типа "насыщение" и подверженным воздействию гармонических помех, параметры которых близки к параметрам полезного управляющего сигнала. 3а счет введения нуль-органа и двух замыкающих контактов в блок коммутации улучшаются эксплуатационные свойства непрерывного привода при формировании компенсирующего фазового сдвига между входной и выходной регул и руемы ми кос рдинатами. 2 ил. контакты выполняют функцию переключающей контактной группы. Входы усилителя и его модели подключены к входу блока с зоной нечувствительности. Второй вход фиксатора ограничения соединен с выходом силового механизма, зона ограничения которого равна, зоне нечувствительности блока с зоной нечувствительности. В момент достижения выходным валом силового механизма ограничительных упоров срабатывает фиксатор ограничения, который с помощью контактов реле блока коммутации отключает выход усилителя от первого входа силового механизма и подключает вместо этого усилителя выход модели усилителя к второму входу силового механизма. Эта коммутация осуществляется на время нахождения привода в режиме "подрезания" колебательной составляющей управляющего сигнала САУ, в которой непрерывный привод включен в качестве исполнительного устройства, например рулевого привода летательного аппарата, и позволяет вывести выходной вал силового механизма этого привода из зоны ограничения раньше, чем

1734071

10

55 выйдет его входной сигнал из зоны ограничения. При этом время подключения модели привода не превышает периода собственных колебаний объекта регулирования. За счет преждевременного снятия с ограничительных упоров выходного вала силового механизма привода образуется форсировка управляющего сигнала САУ, что позволяет в соответствии с известным способом компенсации влияния ограничения устранить этот отрицательный эффект ограничения и улучшить тем самым динамические свойства и устойчивость условно-устойчивых САУ, например летательных аппаратов, Недостаток непрерывного привода со. стоит в низком качестве регулирования, так как компенсирующая форсировка выходного сигнала привода образуется только в течение одного единственного первого периода его изменения. В последующие периоды изменения колебательной составляющей управляющего сигнала выходной вал силового механизма и его модели двигаются синхронно и синфазно. Никакой компенсирующей форсировки в эти периоды времени не образуются, что свидетельствует о не высоком качестве регулирования.

Кроме того, при формировании компенсирующего положительного фазового сдвига преждевременным снятием с ограничительных упоров выходного вала привода происходит нежелательное уменьшение среднего значения его выходной координаты, что ограничивает область применения привода только теми САУ, годограф амплитудной фазовой частотной характеристики (АФЧХ) которых в разомкнутом состоянии проходит вблизи и параллельно отрицательной полуоси на комплексной плоскости, т.е. применим для узкого класса САУ.

Цель изобретения — повышение качества регулирования непрерывного привода путем увеличения формируемого им форсирующего фазового сдвига между выходным и входным его сигналами и путем восстановления среднего значения выходной координаты.

Поставленная цель достигается тем, что в привод введен нуль-орган и второй и третий замыкающие контакты блока коммутации, причем нуль-орган соединен входом через второй замыкающий контакт блока коммутации с входом устройства, а выходом — с дополнительным входом блока коммутации, выход модели усилителя соединен с первым входом силового механизма через третий замыкающий контакт блока коммутации.

На фиг.1 приведена функциональная схема привода; на фиг.2 — эпюры сигналов, поясняющие работу привода без компенсации и с компенсацией эффекта "ограничения" его выходной координаты.

Непрерывный привод содержит усилители 1 и 4, силовой механизм 2 и 5, блоки 3 и 6 обратной связи и их модели, фиксатор

7 ограничения; блок 8 коммутации, переключающий 9, второй 10 и третий 11 замыкающие контакты реле блока 8 коммутации, блок 12 с зоной нечувствительности, равной зоне ограничения выходной координаты привода, основная 13 и дополнительная 14 обмотки реле блока 8 коммутации, включенные встречно одна другой; нуль-орган 15.

В исходном состоянии цепь входного сигнала привода (фиг.1) подключена непосредственно к входам замкнутых контуров, составленных из усилителя 1, силового механизма 2 и блока 3 обратной связи и их моделей: 4, 5 и 6 — через замыкающие контакты 11 к входу нуль-органа 15, а также вход привода подключен через блок 12 к входу фиксатора 7 ограничения. Выход нуль-органа 15 соединен с входом добавочной обмотки 14 реле блока 8 коммутации, переключающий контакт 9 которого включен в цепь между входом силового механизма 2 с одной стороны и выходами. усилителя

1 и модели усилителя 4 с другой стороны, а замыкающий контакт 10 реле — между вторым входом силового механизма 2 и выходом модели усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Если входной сигнал Х» не превышает зоны ограничения силового механизма 2, то выходной сигнал Х ых привода совпадает с и выходным сигналом Х ых модели силового механизма 5, в котором нет ограничения. На фиг.2 и 3 этот режим работы привода имеет место в интервале 0 — Т1, Блок 8 коммутации не срабатывает. На выходе блока 12 с зоной нечувствительности сигнал отсутствует, По достижении входным сигналом Хв, уровня ограничения вал силового механизма 2 тоже достигает ограничительных упоров. Такой режим работы возможен, например, при отработке САУ большего возмущения или это ограничение предусмотрено в целях предупреждения черезмерных перегрузок на объект управления. Ограничение регулируемой координаты приводом приводит к ухудшению динамических свойств САУ, которая становится "вялой", Среднее значение управляющего сигнала (регулируемой координаты) уменьшается

А1 < Ао. B случае управления структурно-неустойчивым объектом управления, каким является беспилотный летательный аппарат, 1734071

55 такое уменьшение среднего значения приводит к потере его устойчивости.

Для устранения этого отрицательного эффекта ограничения предусмотрено подключение с помощью блоков 7 и 8 к входу 5 силового механизма 2 сигнала с выхода мо- . дели усилителя 4 через замыкающие контакты 10. При этом с помощью размыкающих контактов переключающей контактной группы 9 отключается выходной 10 сигнал усилителя 1 от первого входа силового механизма 2. Интервал времени, в течение которого находится во включенном состоянии блок 8 коммутации, не превышает периода собственных колебаний объекта 15 регулирования и периодически корректируется выходным сигналом блока 12 с зоной нечувствительности.

Так как модель привода не имеет ограничения по сравнению с приводом, то в 20 момент Тг раньше, чем в момент Тз, выходной вал силового механизма 2 сойдет с ограничительных упоров. Это обеспечивает создание форсировки р выходного сигнала

Хвых привода в интервале 0 — Т4, хотя сред- 25 нее значение Az в этом интервале становится меньше А, а в последующие интервалы

Т вЂ” Тз еще меньше. Имеет неравенство вида: А > А1 > А2 > Аз.

Однако за счет форсировки р регулиру- 30 емой координаты Х» > в основном изобретении компенсируется уменьшение ее среднего значения Аг, но только в одном направлении 0 — Т4. В последующие интервалы времени, когда имеет место ограниче- 35 ние регулируемой координаты, компенсирующего фазового сдвига не формируется, что снижает качество регулирования.

Для устранения отмеченного недостат- 40 ка основного изобретения в дополнительном предусмотрено включение нуль-органа

15 через замыкающие контакты 11 реле 13 блока 8 коммутации. После срабатывания этого нуль-органа 15 в момент Тз отключается блок 8 коммутации, так как электромагнитное поле добавочной обмотки 14 направлено против поля основной обмотки

13 реле блока 8 коммутации при поступлении выходного сигнала нуль-органа 15 на вход добавочной обмотки 14. Блок 8 с помощью переключающих контактов 9 отключит выход модели усилителя 4 и подключит выход усилителя 1 к входу силового механизма 2. За счет этого переключения вал силового механизма 2 устремится достигнуть ограничительных упоров к очередному моменту Т . Однако при этом опять включатся в работу указанные выше блоки и в момент Т6 вал силового механизма 2 преждевременно сойдет с ограничительных упоров, Такое изменение движения выходного вала, показанное на фиг.3 жирной линией, обеспечивает создание не только компенсирующей форсировки p" для любого периода изменения регулируемой координаты, но и даже стабилизацию ее среднего значения, так как имеет: А > Аз > Ар, что подтверждает повышение качества регулирования нелинейного привода.

Формула изобретения

Непрерывный привод по авт,св.

¹ 643827, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены нуль-орган и второй и третий замыкающие, контакты. блока коммутации, причем нуль-орган соединен входом через второй замыкающий контакт блока коммутации с входом привода, а выходом — с вторым входом блока коммутации, выход модели усилителя соединен с первым входом силового механизма через третий замыкающий контакт блока коммутации.

1734071 3 м $ ю 7 Tt 7ф г 5

Заказ 1669 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Рие. 2

Редактор Э.Слиган

Составитель А.Когетов

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова