Самонастраивающаяся система регулирования

 

О П И С А Н И Е (ii) 448432

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фове оветоиии

Сецлалистичесиии

Ресоублии (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.03.72 (21) 1761356/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.10.74. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 06.08,75 (51) М. Кл. G 05b 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 62-50(088.8) и открытий (72) Авторы

Е. Н. Кисин, С. В. Колотилкин, Б. H. Петров, В. Л. Похваленский, В. И. Русланов, И. С. Уколов и О. В. Успенский

Московский ордена Ленина авиационный инстит т..:обретения (71) Заявитель им. Серго Орджоникидзе

8117 Б

Я (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА РЕГУЛ И

Изобретение относится к области самонастраивающихся систем регулирования.

Известна самонастраивающаяся система регулирования, содержащая в основном контуре последовательно соединенные первый сумматор, множительное устройство на два входа и объект регулирования, выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, первый интегратор, выход которого соединен с вторым входом множительного устройства, последовательно соединенные второй интегратор и управляемый по частоте генератор гармонических сигналов, с одного выхода которого снимается сигнал синусоидальной формы, а с другого — косинусоидальной формы, причем первый выход соединен с одним из входов первого синхронного детектора и с другим входом первого сумматора, а второй выход — с одним из входов второго синхронного детектора.

Однако из-за сложности конструкции снижается надежность такой самонастраивающейся системы регулирования. Кроме того, использование для подавления гармоник двойной частоты и выделения средней составляющей синхронных детекторов сглаживающих фильтров понижает быстродействие системы.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия самонастраивающейся гистемы регулирования.

Это достигается тем, что в системе установлены второй и третий сумматоры, четыре усилителя, последовательно соединенные аттенюатор, четвертый сумматор на два входа и нелинейный элемент, выход которого соединен с входами первого и второго синхронных детекторов, выход первого сумматора соединен с аттенюатором. Выход объекта управления соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход второго сумматора — с первым интегратором, выход третьего сумматора — с вторым интегратором. Выход первого синхронго детектора через первый и третий усилители связан соответственно с одним из двух входов

15 второго сумматора и с одним из двух входов третьего сумматора, а второй синхронный дстектор через второй и четвертый усилители соединен соответственно с вторым входом в-орого и с вторым входом третьего сумматоров.

20 На чертеже показана блок-схема предлагаемой системы.

Самонастраивающаяся спстема регулирования содержит основной контур 1 управления, канал 2 подстройки амплитуды и канал 3 под25 стройки частоты. Основной контур управления состоит из последовательно соединенных первого сумматора 4, множительного устройства

5 на два входа и объекта 6 управления, выход которого связан с одним из двух входов сум30 матора 4.

448432

Выход сумматора 4, связанный с одним из двух входов множительного устройства 5, подключен через аттенюатор 7 к одному из двух входов четвертого сумматора 8, другой вход которого связан с выходом объекта управления, а выход — с входом нелинейного элемента 9.

Выход нелинейного элемента подключен к одному из входов сихронного детектора 10 канал подстройки амплитуды, а выход синхронного детектора через усилитель 11 — к одному из двух входов второго сумматора 12 и к входу усилителя 13.

Выход сумматора 12 связан с входом интегратора 14, выход которого подключен к второму входу множительного устройства 5. Синхронный детектор 15 канала 3 подстройки частоты одним из своих входов подключен к выходу нелинейного элемента 9, а выходом через усилитель 16 — к второму входу сумматора 12 и одновременно через усилитель 17 к одному из двух входов третьего сумматора 18, второй вход которого связан с выходом усилителя 13.

Выход сумматора 18 связан с входом интегратора 19, выход которого подключен к входу управляемого по частоте генератора 20 гармонических колебаний, с одного выхода которого снимается сигнал синусоидальной формы, а с другого — косинусоидальной формы. При этом первый выход генератора 20 связан с вторым входом первого сумматора 4 и одновременно с другим входом синхронного детектора 10, а второй выход генератора 20 подключен к другому входу синхронного детектора 15.

Самонастраивающаяся система регулирования работает следующим образом.

Сигнал asinrot с выхода управляемого по частоте генератора 20 гармонических колебаний поступает на вход основного контура 1 управления и на один из входов синхронного детектора 10 канала 2 подстройки амплитуды, сигнал acoscot генератора 20 поступает на один из входов синхронного детектора 15 канала 3 подстройки частоты.

Сигнал ошибки е основного контура управления с выхода сумматора 4 подается через аттенюатор 7 с коэффициентом 1)К)0 на один из двух входов сумматора 8, на второй вход которого подается сигнал Х„„с основного контура управления. Сигнал Л (t) с выхода сумматора 8 через нелинейный элемент 9 подается на вторые входы синхронных детекторов 10 и 15.

Выходной сигнал синхронного детектора 10 усиливается в К и в Кз раз соответственно на усилителях 11 и 13 и подается на один из двух входов сумматоров 12 и 18. Выходной сигнал с детектора 15 усиливается в К> и в К раз на усилителях 16 и 17 соответственно и подается на вторые входы сумматоров 12 и 18.

Сигнал с выхода сумматора 12 интегрируется интегратором 14 и перенастраивает коэффициент усиления q множительного устройства 5.

Сигнал с выхода сумматора 18 интегрируется интегратором 19 и перенастраивает частоту а управляемого по частоте генератора 20 гармонических сигналов, Алгоритм работы самонастраивающейся системы получается из следующих соображений. Контур самонастройки системы поддерживает постоянный запас устойчивости по амплитуде основного контура, т. е. стабилизирует амплитудно-частотную характеристику разомкнутого основного контура на граничной частоте

"= I W(j „) I = <„„„. (1)

Сигнал Л(1) =Ко(/) +Хзы(Е) с выхода сумматора 8 с учетом очевидных соотношений з (t) = а W, (/ы) sin (mt + q)

A;„(t) a I W, (/а) I В (j ) I sin (аt+ ), J где W(ju>) = q W,(/а) — частотная характеристика разомкнутого основного контура;

Wo(j ) — частотная характеристика объекта

6 управления;

1н

W), (/со) =

1+ W(j(o)

О = агу% (/о); р = агд% . (j );

= arg,W. (/а)+агдW(уа) = р+ 6, (3) 25 можно представить в виде

Ь (t) = a ) W, (/а) ) (U sin (et + в) + V cos (mt+ )) (4) где U = К+ (В (/о ) I cos 6

V = I W (j0))1sin О

Из выражения (4) следует, что сигнал A(t) =0 при U=O и V=O одновременно, что выполнимо при

argW(j ) = H

I W(j ) I = < (6) 40 а: — " rp и I W(j®) I / "залаы.

Из рассмотренного следует, что функционирование контура самонастройки системы регулирования сводится к обнулению сигнала

A(t) с выхода сумматора 8 с помощью автоматического подбора частоты гармонических сигналов управляемого по частоте генератора

20 до значения о=о„р и подстройки на этой частоте коэффициента усиления q множительного устройства 5 до выполнения равенства

11 (1 огр) I: Ч I o (/игр) I ьзазан

Рассмотрим функцию

Ф =U + V .

60 (7) Эта функция определенно-положительная тождественно равна нулю лишь при выполне65 нпи условия A(t) =О. Чтобы функция Ф обнуУстановив коэффициент аттенюатора 7

К= гзадаы и учитывая выражение (1), заключаем, что условие A(t) = — 0 может быть выпол45 нено, если

5 аф лялась, нужно, чтобы (О. Дифференциdt руя выражение (7) по времени t, получаем

1 dC> dU dV Г dU

2 dt dt dt Id (W(,/о>)!

d(W(j) (dU d8 g

dt + .8 И)+

+ V ((/ ) + — ) . (8) d I W(ju>) (dt dO иJ

Полагая

dU d, W(ju) (dU d8

d (1Г(/а) (dt d8 dt

=- — / sign Ь (t) sin (0>t + р) dV d (W(j ) (dV d8 (9) d (W(j ) (dt d8 dt

= — — /. sign Л (t) cos (н>/ + р) с учетом выражений (4) и (5) имеем — — /, 1 dC . (A(t) (10 ,у а(W (j ) I

Из выражения (10) следует, что при

) )О (О, если 4(t) + О, и

dt — О, если Ь(t) О.

ЫФ

d I Ю (/ао) 1 д I И7(/о>) (dq

dt дауд dt д(W(ju) ((Х до dt а8 д8 ад

dt dq dt до dt

Вводя в выражение (9) значения

d (W(/ю) (сЮ

dt dt согласно выражению (11), раскрывая

dU dU dV dV

d(W(j )(d0 d! W(j )! d8 в соответствии с (5) и решая систему (9) ота <о носительио и, получаем алгоритм подН dt стройки частоты и алгоритм подстройки коэффициента усиления множительного устройства

5, реализация которых обеспечивает обнуление сигнала Л(t) сумматора 8

При квазистационарном рассмотрении процессов в общем случае (К(/о) и 0 являются функциями вида (К(/о) = Ч7(д, о>) и

0=0 (q, 0>) . Следовательно

448432

= sign Л (t) (К, sin (cot + e)— — К,cos(s>t+ в))

= sign h, (t) (— К, sin (u>t+ () +

dt (12) + К cos (0>t + Q)I где

1О з адан д8 д 3 адан

К, =

Х д (W (i ) (до

; К,=

/. /

Л д8 Ь„„., д(И (/")

/. / д I 1Г(/м) I дО д (1Г(/ш(I д8 /

dq д дм ду

Коэффициенты К вЂ” К2 являются коэффициентами усиления усилителей 11 — 17 соответственно.

sin(cot+a) и cos(t+cp) можно заменить на

sinet и cosset, так как в малом

25 (при 0 - и I Р (Jsопр) j: Йаадан.

< = аг W (j, ) = — arg (1 + W (js>, ) cos8+

+ / W (/0>,.ð) sin О) = О. (14) зо Предмет изобретения

Самонастраивающаяся система регулирования, содержащая в основном контуре управления последовательно соединенные первый сумматор, множительное устройство и объект регулирования, выход которого соединен с одним из входов первого сумматора, первый интегратор, выход которого соединен с одним из входов множительного устройства, последовательно соединенные второй интегратор и ге4О нератор, синусоидный выход которого соединен с одним из входов первого синхронного детектора, косинусный выход которого соединен с одним из входов второго синхронного детектора и с другим входом первого сумма45 тора, отличающаяся тем,что, сцельюувеличения надежности и быстродействия системы регулирования, в ней установлены второй и третий сумматоры, четыре усилителя, последовательно соединенные аттенюатор, четвер5О тый сумматор и нелинейный элемент, выход которого соединен с входами первого и второго синхронных детекторов, выход первого сумматора соединен с аттенюатором, выход объекта регулирования соединен с другим входом

55 четвертого сумматора, выход второго сумматора соединен с первым интегратором, выход третьего сумматора соединен с вторым интегратором, выход первого синхронного детектора через первый и третий усилители соединен бО соответственно с вторым и третьим сумматорами, а второй синхронный детектор через второй и четвертый усилители соединен соответственно с вторым и третьим сумматорами.

448432

Составитель Ю. Гладков

Техред М. Семенов

Корректор Н. Лебедева

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 2275/16 Изд. № 1424 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2