Патент ссср 328422

 

О П И С А Н И Е 328422

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа COBBTcIIHl

Свциалистическиз

Рве!Еблив

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК G 05Ь 5/01

Заявлено 05.1 I.1970 (№ 1400232. 18-2 1) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02.11.1972. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 10.Ю.1972 йомитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.3.078(088.8) !

О. Г. Алексеев, E, A. Бурлаков, Б. P. Выскубов и М. Н. Кат11анов

Авторы

1130бpсTен1151

Заяг,1!тель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕТЛЕВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ где

20

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования с нелинейными корректирующими устройствами.

Для стабилизации систем автоматического регулирования находят применение нелинейные корректирующие устройства с петлевыми фазоопережающими характеристиками. Известный способ формирования релейной характеристики с опережением по фазе позволяет реализовать схему, обеспечивающую демпфирование только симметричных колебаний системы относительно нулевого положения. Кроме того, величина демпфирования зависит or амплитуды колебаний. Если амплитуда колебаний не выходит за зону нечувствительности, то демпфирование отсутствует. Максимальное демпфирование — при незначительном превышении амплитуды колебаний зоны нечувствительности, при увеличении амплитуды колебаний демпфирование уменьшается.

Предлагается способ формирования фазоопережающей петлевой характеристики при симметричных и несимметричных колебаниях.

Описываемый способ отличается от известных тем, что фиксируют маскимальное значение разности между максимальным запомненным сигналом и убывающим входным, запоминают максимальное значение убывающего входного сигнала, фиксируют максимальное значение разности между нарастающим входным с!!гналоы и 3апомнсппым минимумом убывающего входного сигнала, получают вторую разность сигналов, которую запоминают и используют в качестве выходного сигнала, запом1гнают максимальное значение нарастающего входного сигнала и таким же образом последовательно формируют разности сигналов и выходной сигнал до затухания процесса.

10 В предлагаемом способе формирование петлевой опережающей характеристики производится в соответствии с нелинейной функцией у„= и (х... — х...) sign х„, (1) у„— ордината выходного сигнала на итервале времени от /„до

t +! между соседними экстремумами входного сигнала х; х,п <3,n — 1 — экстремальные значения входного сигнала, которым соответствуют моменты времени

tn u tn — 11 х„ — производная от входного сиг2 5 нала на интервале времени от т до n+!.

При прохождении несимметричного незатухающего гармонического сигнала х=хо+

+asinet формула (1) принимает следующий

30 вид у„=2„,.signx (2) 328422

Как следует из формулы (2) ширина опережающей петли Ау=у„— у„ — — у, не зависит от постоянной составляюгцей и определяегся полностью величиной амплитуды синусопдальной составляющей входного сигнала.

При этом, гармонические коэффициенты усиления нелинейного звена определяются следующими выражениями:

Π= — i(x)sin ud, Π(3)

Я= (t(x)cos ф, =—

-а О

Из формул (3) следует, что коэффициент усиления нелинейного звена по первой гармонике составляетй„= )7q +q = — ", а фазовый сдвиг первой гармоники выходного сигнала по отношению к синусоидальному входному сигналу равен 90, так как

Y„= arctg = 90 .

Д

Таким образом, рассматриваемое нелинейное звено вносит в систему регулирования положительный сдвиг по фазе, равный 90 . Причем опережение по фазе У„коэффициент успления k„íå зависит ни от постоянной составляющей входного сигнала, ни от его амплитуды и частоты, что является важным положительным свойством предлагаемого нелинейного корректирующего устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип работы блок-схемы.

На блок-схеме приняты следующие обозначения: суммирующие усилители 1, 2, 8; пиковые вольтметры 4, 5; инвертор б, интегрирующие звенья 7, 8 с отключенными входами, которые в момент подключения входа переключаются в режим инерционных звеньев с малой постоянной времени;суммирующие усилители 9, 10, работающие в релейном режиме; реле Pl-Рб и диоды Дl-Д8.

Элементы 1, 2, 4, 5, 9, 10 образуют дискриминатор знака скорости входного сигнала и управляют релейной схемой. Элементы б, 7, 8 образуют схему для формирования управляющего выходного сигнала У и дополнительных сигналов U<, и U„, подаваемых на суммирующие усилители 1 и 2.

Принцип работы блок-схемы поясняется эпюрами напряжений на фиг. 2. В исходном положении схемы при 1=0 выходные сигналы всех элементов равны нулю, реле обесточены.

На вход устройства подается напряжение У„..

На отрезке времени Π— 1 выходное напряжение пикового вольтметра 4U,, равно напряжению Уд, и противоположно ему по знаку.

Следовательно, напряжение U, на выходе суммирующего усилителя 9 равно нулю. Пиковый вольтметр 4 фиксирует максимальное значение входного сигнала..Поэтому, в мо5

Зо

65 мент времени 1 + Л/ на ьыходе суммирующе.

ro усилителя 9 появляется сигнал U,(t +

+Ы) =К(U, (1 ) — (/д,((+3/) при котором срабатывает реле Рl. Beën÷nnà отрезка времени определяется чувствительностью реле Рl и величиной коэффициента усиления К суммирующего усилителя 9. Для уменьшения величины At суммирующий усилитель 9 работает в релейном режиме, Через контакты 1 п 2 реле Р! напряжение 24в подается на реле Р2, которое срабатывает. Реле Р2 контактами 1 и 2 переключает интегрирующее звено 7 в режим инерционного звена, контактами 8 и 4 подает входной сигнал U,, на вход этого звена, контактами 5 и б снимает остаточный заряд с емкости пикового вольтметра 5 и контактами 7 и 8 подает питание па реле РЗ.

Так как звено 7 выполнено на основе операционного усилителя постоянного тока с нечетным количеством каскадов и имеет в инерционном режиме малую постоянную времени, то напряжение U„, (1 +Л1) U„(t>+At).

Реле РЗ срабатывает, контактами 1 и 2 разрывает цепь питания реле Р2 и контактами

РЗ самоблокируется. Диод Д7 обеспечивает задержку во времени отпускания реле РЗ для его надежной самоблокировкп.

Таким образом, реле Р2 включается на время, необходимое для заряда емкости интегрирующего звена 7. B момент времени t +At напряжение U@ = U i, т. е. U„= U ——

— У„(1 +И) (О. Так как Ui(0, то на вход суммирующего усилителя 2 через диод ДЗ подается дополнительный сигнал смещения

U, —— U„n — — — U„.,- (i<+At), который обеспечивает работу пикового вольтметра 5 при входном сигнале, имеющем положительную постоянную составляющую. До момента времени

4 напряжение У, сохраняет постоянное значение U„= — U„.,(4+И).

На отрезке времени t> — 4 выходное напряжение пикового вольтметра 5 U„„, равно напряжению Уд, и противоположно ему по знаку. Следовательно, напряжение С р, на выходе суммирующего усилителя 10 равно нулю.

Пиковый вольтметр 5 фиксирует максимальное значение сигнала Уд, . — >-(з) + U., — U..(t>) U-(+ ) (О.

Поэтому в момент времени 4+И на выходе суммирующего усилителя б появится сигнал U,. 1р,(з + 1 ): k(+ii,.(а) г1д Иа + ЮJ) при котором срабатывает реле Р4. Суммирующий усилитель 10 с целью уменьшения At работает в релейном режиме.

Через контакты 1 и 2 реле Р4 подается напряжение 24в на реле Р5, которое срабатывает. Реле Р5 контактами 1 и 2 переключает интегрирующее звено 8 в режим инерционного звена и контактами 8 и 4 подает входной сигнал У„на вход этого звена.

Так как звено 8 выполнено на основе операционного усилителя постоянного тока с не328422

Четным количеством каскадов и имеет в инерционном режиме малую постоянную времени, на его выходе появляется напряжение

U, (4+И) = Uâx(4+Ì). Кроме того, реле Р5 контактами 5 и 6 снимает заряд с емкости пикового вольтметра 2, в результате чего обесточивается реле Р1 и РЗ, и контактами 7 и 8 подает питание на реле Р6. Реле

Р6 срабатывает, контактами I и 2 разрывает цепь питания реле Р5, контактами 1 и 8 самоблокируегся и контактами 5 — 6, 8 — 9 изменяет полярность управляющего сигнала U

При этом диод Д8 выполняет ту же задачу, что и диод Д7. Реле Р5 включается на время, необходимое для заряда емкости инерционного звена 8 и снятия заряда с емкости пикового вольтметра 2.

В момент времени 4+И напряжение Vp, на выходе суммирующего усилтеля 8 определяется соотношением: ц =-и,— и,= и,„p,+м) — u.„р,+и ) <о

С учетом переключения контактов реле Р6 и„= — и,)о.

При дальнейшем пзмснсппц входного сигнала У„формирование петлевой харакгеристики происходит аналогичным образом.

Предмет изобретения

Способ получения петлевой характеристики, основанный на запоминании максимальной величины нарастающего входного сигнала, отличающийся тем, что, с целью получения

10 фазоопережающей петлевой характеристики для синусоидального затухающего входного сигнала с постоянной составляющей, фиксируют максимальное значение разности между запомненным сигналом и убывающим вход15 ным, запоминают минимальное значение убывающего входного сигнала, фиксируют максимальное значение разности между нарастающим входным сигналом и запомненным минимумом убывающего входного сигнала, кото20 рую запоминают и используют в качестве выходного сигнала, далее снова запоминают максимальное значение нарастающего входного сигнала и таким же образом последовательно формируют разности сигналов и вы25 ходной сигнал до затухания процесса.

328422

Фыг Г

Составитель II. Шелипов

Текред 3. Тараненко

Редактор Е. Гончар

Корректор В. )Vолудева

Типография, пр. Саг.унова, 2

Заказ 712/8 Изд. Хз l83 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5