Способ получения петлевой характеристики

 

(ii) 4I984l

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресиубпик (61) Зависимое от авт. свидетельства 328422 (22) Заявлено 10.03.72 (21) 1757471/18-24 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 08.08.74 (51) М. Кл. 6 05b 5/Ol

Государственный комитет

Совета Мииистров СССР по делам иэооретеиий и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения

О. Г. Алексеев, Е. А. Бурлаков, Б. P. Выскубов, Б. Е. Дробный и M. Н. Катханов

Г)

D 1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕТЛЕВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

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 получения петлевой характеристики по основному авт. св. 328422 заключается в том, что запоминают максимальную величину нарастающего входного сигнала, фиксируют максимальное значение разности между запомненным сигналом и убывающим входным, запоминают минимальное значение убывающего входного сигнала, фиксируют максимальное значение разности между нарастающим входным сигналом и запомненным минимумом убывающего входного сип1ала, которую запом1шают и используют в ка-i8стве выходного сигнала, далее снова запîMnнают максимальное значение нарастающего входного сигнала и таким же образом последотельно формируют разность сигналов и выходной сигнал до затухания процесса.

При известном способе наблюдается запаздывание в формировании управляющего вы-, ходного сигнала в момент включения системы и прн переходе системы из одного установившегося состояния в другое при воздействии на нее случайных возмущений.

Предлагаемый способ отличается тем, чго в момент появления положительного значения разности между текущим значением входного сигнала и запомненным максимальным значением входного сигнала формируют дополнительный сигнал кai разность между текущим значением нарастающего входного сигнала и запомненнbiм максимальным его значением и суммируют дополнительный сигна лс выход10 ным сигналом до момента прекращения нарастания входного сигнала.

На фиг. 1 представлен график, поясняющий принцип формирования опережающей петле15 вой характеристики, на фиг. 2 — график, поясняющий принцип формирования дополнительного управляющего сигнала, устраня1ощего запаздывание.

В предлагаемом способе формирование пет20 левой опережающей характеристики производится в соответствии с нелинейной функцией

Y„= /х (Лэ, и — 1 Xú,„) sign д (1) где У» — ордината выходного сигнала на ин25 тервале времени от t» до t„,+1 между соседними экстремумами входного сипила Х;

Л;, », . д, » — 1 — экстремальные значения Входноного сиг11ала, которым соответству30 ют моме)пы времени 1» и t 1,.

119841

Y,.= 2К а sign Х„, (2) к«=V(q ) +q

Մ— производная от входного сигнала иа интервале времени от 1 до (При прохождении несимметричного незатухающего гармонического сигнала Х=ХО+

+а Sin o t формула (1) принимает следующий вид

Как следует из выражения (2) ширина опережающей петли АУ=ӄ— Y„> —— 4а не зависит от постоянной составляющей и определяется полностью величиной амплитуды синусоидальной составляющей входного сигнала.

При этом гармонические коэффициенты усиления нелинейного звена определяются следующими выражениями

2-.. . а

q= f(x)sin фф=О

-..а 1

q = ) f(x) cosфдф =

1, 4К а . к о

Из формулы (3) следует, что коэффицие.т усиления нелинейного звена по первой гармонике составляет а фазовый сдвигпервой гармоники выходного сигнала по отношению к сииусоидальиому входному сигналу равен 90, так как

I р„=- arctg = 90 .

Д

Таким образом, рассматриваемое нелинейноеое звено вносит в систему регулирования положительный сдвиг по фазе, равный 90 . Причем опережение по фазе „и коэффициент усиления К„не зависят ни от постоянной составляющей входного сигнала, ии от ега амплитуды и частоты.

Прохождение затухающей несимметричной гармоники через звено, реализующее фуш— цию (1), иллюстрируется графиком, представленным на фиг. 1.

Возникновение запаздывания при формировании фазоопережающего сигнала и принцип создания дополнительного сигнала, устраняющего данное запаздывание, иллюстрируегся графиками, представленными на фиг. 2 а — r.

На фиг. 2а показан сигнал X(t), поступаюший на вход устройства с петлевой фазоопережающей характеристикой при переходе системы автоматического регулирования из однаго установившегося состояния в другое. На фиг. 2г показан фазоопережающий сигнал

У(1), сформированный в соответствии со способом, изложенным в основном авт. св. 328422.

Сигнал E(t) формируется на основе последовательной фиксации и запоминания максимальных и минимальных значений X(t). При этом амплитуда Y(t) пропорциональна разно5

60 сти предшествующих значений максимума и минимума X(l) .

Из графика Y(t) на фиг. 2г видно, что в ieчеиие первой четверти волны входного сигнала, возникающей при переходе системы из одного состояния в другое, т. е. на отрезках времени (0 — t<) и (4 — 4), имеет место запаздывание в формировании фазоопережающега сигнала Y(t). В результате в системе автоматического регулирования, снабженной подобным корректирующим устройством, отсутствует демпфирование па отрезке времени (Π— t>) или будег слабое демпфирование иа отрезке времени (4 — tÄ).

Для компенсации указанного запаздывания предлагается сформировать дополнительный сигпал Уд (1) иа отрезках времени, в течение которых наблюдается запаздывания. При этом результирующий управляющий выходной сигнал Y,-(/) получается путем суммирования сигналов Y(t) и Y„(t).

Условие включения дополнительного сигнала отражает момент перехода входного сигнала Х(1) от затухающих синусоидальных колебаний к возрастающим. В предлагаемом способе момент включения дополнительного сигнала определяется как момент появления положительного значения разности между текущим значением входного сигнала X(t) и запомненным максимальным значением входного сигнала Х„,„;, или момент появления отрицательного значения разности между текущим значением входного сигнала и минимальным запомненным значением входного сигнала Х,„„„.

Текущее значение дополнительного сигнала

Y. (t) пропорционально разности между текущим значением входного сигнала и максимальпым запомненным сигналом при выполнении первого условия включения дополнительного сигнала или же разности между текущим значением входного сигнала и минимальным запомненным значением входного сигнала ири выполнении второго условия: й()

К(Х(/) — Х„„„ при Х(/) — Х„„„,)0

К(Х(/) — A„„„j при Х(/) — Х„„„(0, где К вЂ” постоянный коэффициент.

На графике фиг. 2 дополнительный сигнал формируется иа отрезках времени (Π— 4,) и (4 — 5) .

На отрезке времепи (Π— t ) максимальный входпой сигнал, который фиксируется и запоминается, принимает значение О в интервале времени 0(

У, (0 (t < t,) = КХ().

Аналогично, на отрезке времени t<(t(t; также выполняется условие включения дополнительного сигнала, так как макс — +(t) 419841

Л макс () +O О

При этом на отрезке времени t (t(t> величина дополнительного сигнала равна

Y,(, («t,) = X(t) — Х(,).

На фиг. 2г сплошной линией показан результирующий управляющий сигнал Y,-(t)

Yy(t) = Y(t)+ Y (t), а пунктиром — первая гармоника Y,- (t) . Можно видеть, что по форме сигнала первая гармоника Y (t) близка к производной от X(t) и не имеет запаздывания.

Предмет изобретения

Способ получения петлевой характеристики по основному авт. св. 328422, о т л и ч а ю щ и й5 с я тем, что, с целью устранения запаздывания при воздействии случайных возмущений, в момент появления положительного значения разности между текущим значением входи:ro сигнала и запомненным максимальным зна е10 нием входного сигнала формируют допол;штельный сигнал как разность между текущим значением нарастающего входного сигнаlа и запомненным максимальным его значением и суммируют дополнительный сигнал с выход15 ным сигналом до момента прекращения нарастания входного сигнала.

Фиг я

Составитель 3. Маркова

Тех ред А. Васил ьева

Корректор Н. Торкина

Редактор E. Семанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1913/7 И д.,1 о 1392 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5