Резервированный релейный регулятор

 

Сущность изобретения: устройство содержит n каналов 1 - 3, в каждый из которых входят элемент 4 сравнения, релейный элемент 5, формирователь 6, мажоритарный элемент 7, блок 8 выделения модуля, ключи 9, 12, элемент 10 задержки, элемент ИЛИ 11, инерционное звено 13, шина 14 подачи сигнала включения исполнительного органа. 2 ил.

Изобретение относится к технике автоматического управления, в частности к технике формирования управляющего сигнала в резервированных системах.

Цель изобретения - повышение точности и надежности формирования выходного сигнала.

На фиг. 1 представлена схема резервированного релейного регулятора, где 1, 2 и 3 - соответственно первый, второй и n-й каналы управления; на фиг. 2 - схема системы управления, использующей предлагаемый релейный регулятор.

В каждом канале управления соединены последовательно элемент 4 сравнения, релейный элемент 5, формирователь 6 с запаздыванием на выключение, мажоритаpный элемент 7, блок 8 выделения модуля, элемент 10 задержки, элемент ИЛИ 11, ключ 12, инерционное звено 13 обратной связи и вычитающий вход элемента 4 сравнения. Выход релейного элемента 5 соединен с сигнальным входом ключа 12, второй вход элемента ИЛИ 11 - с выходом ключа 9, сигнальный вход которого подсоединен к выходу блока 8 выделения модуля, а управляющий вход соединен с шиной 14 сигнала фактического включения исполнительного органа. Выход формирователя 6 каждого канала соединен с соответствующим входом мажоритарных элементов остальных n-1 каналов.

На фиг. 2 выходы резервированного релейного регулятора 15 подключены к соответствующим входам исполнительных органов 16 с задержкой на включение, управляющих объектом 15, сигналы с датчиков регулируемой координаты которого соединены с соответствующими входами резервированного релейного регулятора, шины сигнала фактического включения исполнительных органов которого подключены к соответствующим выходам исполнительных органов 16.

Регулятор работает следующим образом.

Пусть на выходе релейного регулятора 15 поступают сигналы регулируемой координаты Х_i (i = 1,2, . . . , n). В резервированных системах сигналы Х_i характеризуют регулируемую координату Х объекта управления, причем при правильной работе датчиков регулируемой координаты (отсутствуют отказы датчиков) сигналы Х_i = X_j (j = 1,2, . . . , n, i ≠j). Пусть сигналы Х_i увеличиваются от нуля. При Х_i > 0 срабатывает релейный элемент 5 в соответствующем канале и его выходной сигнал U_1i = 1 (считают, что "1" соответствует высокому потенциалу выходного сигнала). Выходной сигнал U_2i формирователя 6 с запаздыванием на выключение также равен единице. Этот сигнал поступает на соответствующий вход мажоритарного элемента 7 каждого канала. Если число сработанных релейных элементов 5 r≥(n+1)/2, то выходной сигнал U_i мажоритарного элемента каждого канала в соответствии с его логикой работы также равен единице. Выходной сигнал U_Mi блока 8 выделения модуля каждого канала U_Mi= 1. Этот сигнал поступает на вход ключа 9 и элемента 10 задержки с временем задержки τ₃.

В релейных системах управления исполнительные органы после подачи на них управляющего сигнала U_i = 1 формируют управляющее воздействие U (фиг. 2) с запаздыванием τ_u. Причем, 0 ≅τ_u<τ_o, гдe τ_o - максимально возможное запаздывание. Одновременно с управляющим воздействием формируется сигнал D_i = 1 фактического включения исполнительного органа. Этот сигнал подается на шину 14.

Открываются ключи 9 и их выходные сигналы U_кi = 1 проходят через элемент ИЛИ 11, открывают ключи 12 в соответствующих каналах и в контуре элемент 4 сравнения - релейный элемент 5 - ключ 12 - инерционное звено 13 обратной связи возникает скользящий режим. Иначе говоря, выходной сигнал релейного элемента 5 представляет собой последовательность положительных импульсов, частота следования которых определяется параметрами сигнала Х_i, его производной и параметрами инерционного звена обратной связи.

Если τ_ф - время запаздывания на выключение формирователя 6, то его выходной сигнал U_2i представляет собой релейный сигнал при условии, что время t_к между двумя соседними импульсами сигнала U_1i лежит в пределах 0≅t_к≅τ_ф, и импульсный сигнал длительностью τ_фпри условии t_к > τ_ф.

Задержку τ_з элемента 10 задержки выбирают из условия τ_з≥τ_о. В этом случае при правильной работе исполнительных органов (отсутствует отказ) начало скользящего режима (начало формирования длительности выходного сигнала U_i) определяется моментом появления сигнала D_i = 1.

Таким образом, формирование выходного сигнала U_i производится после срабатывания r из n релейных элементов 5, а длительность этого сигнала отсчитывается с момента появления сигналов D_i = 1 фактического включения исполнительных органов и определяется параметрами релейного регулятора (постоянной времени инерционного звена обратной связи, задержкой на выключение формирователя 6 и характером изменения входных сигналов Х_i).

Аналогично работает схема и при поступлении входных сигналов X_i< 0. В этом случае при Х = -h срабатывает релейный элемент 5 и его выходной сигнал U_1i = -1 проходит через формирователь 6 с задержкой на выключение, выходной сигнал которого U_2i = -1 поступает на вход мажоритарных элементов 7. После срабатывания z из n релейных элементов 5 выходной сигнал мажоритарных элементов U_i = -1, а элемента 8 выделения модуля U_Mi = 1. Далее работа схемы аналогична описанному выше.

Схема системы управления, использующей предлагаемый резервированный релейный регулятор, приведена на фиг. 2.

При управлении динамическим объектом большая часть времени процесса приходится на управление в установившемся состоянии, для которого характерно формирование управляющего сигнала U_i длительностью t_и, соизмеримой с временем запаздывания τ_o. Если, например, t_и = 0,4 с, τ_o = 0,1 с, τ_ф = 0,3 с ( τ_ф = t_и-τ_o), то погрешность δ формирования фактического сигнала включения исполнительных органов равна 25% для устройства-прототипа и 0% для предлагаемого регулятора. Таким образом, в предлагаемом релейном регуляторе повышается точность формирования выходного сигнала. (56) Авторское свидетельство СССР N 537347, кл. G 06 F 11/00, G 05 B 6/02, 1974.

Формула изобретения

РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий n каналов, каждый из которых содержит элемент сравнения, суммирующий вход которого является входом резервированного релейного регулятора, а выход через последовательно соединенные релейный элемент и формирователь с задержкой на выключение соединен с соответствующим входом мажоритарного элемента своего канала и с соответствующими входами мажоритарных элементов остальных каналов, инерционное звено, выход которого соединен с вычитающим входом элемента сравнения своего канала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности формирования выходного сигнала, в каждый канал дополнительно введены блок выделения модуля, элемент задержки, два ключа и элемент ИЛИ, при этом в каждом канале выход мажоритарного элемента, являющийся соответствующим выходом регулятора, соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен через первый ключ с первым, а через элемент задержки с вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, через который выход релейного элемента соединен с входом инерционного звена, управляющий вход первого ключа соединен с шиной подачи сигнала включения исполнительного органа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2