Нелинейное корректирующее устройство для динамических систем с ограничением

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „«воа9 9

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 14.02.75 (21) 2104714/24 с присоединением заявки ¹ 2 108889/24 (23) Приоритет(43) Опубликовано25.04,78. Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 10.04. Ч3

2 (51) М. Кл (ф 05 В 5/01

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК

62 1.3 (088.8 ) Ю. С. Сорокин и A. С. Кочетов изобретения (71) Заявитель (54 ) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУ10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ОГРАНИЧЕНИЕМ

Изобретение относится к области систем

an! оматического управления (САУ) и может быть использовано в системах управления летательных аппаратов с ограничением скорости изменения управляющего сигнала, содержащего помеху.

Известны устройства для устранения отрицательного влияния ограничения (1).

Наиболее близким по технической сущности решением является устройство (2), содержащее первый коммутатор, выход которого связан со входом элемента с ограничением, источник постоянного напряжения, выход которого подсоединен ко входу первого коммутатора, элемент сравнения, входы которого подключены ко входам первого коммутатора и выходу элемента с ограничением, а выход через второй коммутатор — ко входам первого и второго интеграторо«, в цепь обратной связи которых включены выпрямительные элементы, например диоды, при этом выходы первого и второго коммутатора связаны с управляющими входами первого коммутатора.

Целью изобретения является увеличение среднего значения управляю«пего сигнала при двухстороннем ограничении сигнала помехи.

Для этого устройство дополнительно содержит фиксатор периода изменения управляюще- 2б го сигнала, третий коммутатор и третий интегратор, при этом выход третьего интегратора подключен к управляющему входу второго коммутатора, а вход — ко входам первого коммутатора и фиксатора периода изменения управляющего сигнала, выход которого через третий коммутатор связан со входами интегратора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого корректирующего устройства; на фиг. 2 — эпюры сигналов, поясняющие работу функциональной схемы.

Предлагаемое устройство содержит коммутаторы — 3, управляющие входы 4 — -7 коммутаторов 1 — 3 соответственно, интеграторы 810, элемент 11 с ограничением (насыщением), элемент сравнения 12, входы 13 и 14 элемсппга сравнения 12, фиксатор 15 периода изменения управляющего сигнала; источник 1б постоянного напряжения, равного уровню ограничения. г1а фиг. 2 приняты следующие обозначения е (t) — управлякгщий сигнал: Х(т) выходной .игнал, a(t ) — — амплитуда полезного сигнала,  — величина уровня ограничения.

Отрицательное влияние ограни- - пия на динамические свойства САУ проявляется в том, 603949 что при прохождении управляющего сигнала g(t), состоящего из полезного (медленноизменяющегося) сигнала à (t) и гармонической помехи Еsint, через элемент с ограничением 11 происходит ограничение как положительной, так и отрицательной полуволн управляющего сигнала g (t) (заштрихованные сигналы на фиг. 2), хотя уровень ограничения В выше амплитуды. полезного сигнала a(t!. Это двухстороннее ограничение может иметь место в САУ при ограничении скорости измснения управляющего сигнала, обусловленной наличием помех и наличием в САУ элементол с ограничением скоростной характеристики. Например, на летательном аппарате из-за ограниченной мощности исполнительных устройств может происходить ограничение скорости перемещения штока силовых механизмов. Такие исполнительные устройства являются звещ,ями с ограничением (насыщением). При наличии помех крутизна их функций смещения уменьшается, что соответствует уменьшени|о амплитуды полезного сигнала а (t), а это, в свою очередь, может привести к ухудшению динамических свойств САУ.

Для повышения (для компенсации уменьшения) амплитуды полезного сигнала à (t) предлагается задерживать на определенное время At состояние насыщения с помощью источника 16 постоянного напряжения, полярность сигнала которого соответствует полярности полезного сигнала a(t).

Функциональная схема реализации предложенного способа компенсации влияния ограничения работает следующим образом.

Под действием управляющего сигнала g(t) фиксатор периода 15 с помощью коммутатора 3 включает в работу интегратор 10 в начале периода изменения управляющего сигнала. Од,овременно управляющий сигнал g(t) поступает через коммутатор 1 на вход элемента с ограничением 11 и на вход 14 элемента сравнения 12. на вход 13 которого поступает выходной сигнал (t) элемента с ограничением 11.

Интегратор 10 интегрирует положительную полуволну управляющего сигнала g(t) и с помощью коммутатора 2 подключает вход интегратора 9 к выходу элемента сравнения 12.

В линейном режиме работы (без ограничения) входной g(t) и выходной x(t) сигналы элемента с ограничением 11 равны между сооой и противоположнь по знаку, поэтому на выходе элемента сравнения 12 разностный сигнал равен нулю. Коммутатор 1 не подключает дополнительйое ком пейсирующее напряжение

В источника 16 ко входу элемента 12 с oui агпчением. так как на его управляющие входы 4 и 5 не поступают сигналы с выходов интеграторов 8 и 9. Компенсация влияния ограничения отсутствует.

Как только сигнал g(t) превысит уровень ограничения равный величине В, то выходной сигнал элемента сравнения 12 интегрируется интегратором 9 и запоминается на интервале насыщения. Интегратор 9 включает в работу коммутатор 1, который подключает источник !6

Формула изобретения.so

Нелинейное корректирующее устройство для динамических систем с ограничением, содержащее первый коммутатор, выход которого связан со входом элемента с ограничением, источник постоянного напряжения, подключенный ко входу первого коммутатора, элемент сравнения, входы которого подключены ко входу первого коммутатора и выходу элемента с ограничением, а выход через второй коммуьо постоянного напряжения (+ В) ко входу элемента с ограничением 11.

11ри выходе управляющего сигнала g(t) из зоны ограничения интегратор 9 разряжается выходным сигналом элемента сравнения 12 другой полярности. При этом на время Л(разряда интегратора 9 коммутатор 1 сохраняет подключенный ко входу элемента 11 источник 16 постоянного напряжения. Как только выходной сигнал интегратора 9 станет равным н лю, коммутатор 1 отключает источник 16.

Таким образом, время дополнительного насыщения пропорционально проинтегрированной ограниченной части управляющего сигнала g(t).

При изменении полярности управляющего

i s сигнала g (t) интегратор 10 разряжается отрицательной полуволной сигнала g (t) . Если в конце периода изменения управляющего сигнала выходной сигнал интегратора 10 изменит знак, то коммутатор 2 подключает к выходу элементl сравнения 12 интегратор 8. Коммут:-jтор в этом случае подключит источник посто тоянного напряжения (— В) в момент очередного выгона дпрааг1яюшего сигнала яГ".j ua зоны ограничения.

Если в конце периода изменения управляющего сигнала g(t) выходной сигнал интегратора 0 не изменит знак, то рассмотренная работа функциональной схемы повторится. При этом фиксатор периода изменения управляющего сигнала 15 приводит в исходное состояние интегратор 10 с помощью коммутатора 3 в конце каждого периода изменения сигнала g(t).

Дополнительное задерживание At состояния насыщения элемента 11 с ограничением приводит к увеличению амплитуды его выходного полезного сигнала а (!).

Таким образом, компенсируется эффект насьпцения скорости изменения регулируемой координаты.

При этом следует иметь в виду, что уровень ограничения В элемента 11 с насыщением со4в ответствует уровню ограничения скорости перемещения штока силового механизма исполнительного устройства САУ.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа компенсации влияния огра45 ничения состоит в том, что его реализация позволит улучшить динамические свойства САУ с ограничением скорости изменения управляющего сигнала, содержащего гармоническую помеху.

603949 фиг. (t)= о()+е»(оФ диг. Z

Редактор В. Гончуков

Заказ 2085/38

LIHHHIlH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., л. 4!5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Гlроектная, 4 татор — ко входам первого и второго интеiраторов, в цепь обратной связи которых включены выпрямительные элементы, выходы первого и второго коммутатора связаны с управляющими входами первого коммутатора, отличающееся тем, что, с целью увеличения среднего значения управляющего сигнала, содержащего помеху, при двустороннем ее ограничении, оно содержит фиксатор периода изменения управляющего сигнала, третий коммутатор и третий интегратор, при этом вы- р ход третьего интегратора подключен к управляющему входу второго коммутатора, а вход— ко входам первого коммутатора и фикс;и!ора периода изменения управляющего сигнала, выход которого через третий коммутатор связан со входами интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР М 346706, кл. G 05 D 5/01, 25.01.71.

2. Авторское свидетельство СССР Х 484193, кл. G 05 b 5/01, 09.01.74.

Составитель Г. Роыанченко

Техред О. Луговая Корректор Н. 7уп! чд

yТираж 1033

Подписное