Нелинейное корректирующее устройство

 

О П И С "А Н И Е 651ЗО5

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Еоюз Соеетеюа

Социаяистммесии»

Ракяублми

И дВТОФСКОМУ СВИДВТВ,ПЬСТВМ (61) Дополиительиое к авт. свил-ву (22) Заявлено02.06.76 (21)2367320/18-24 с присоединением заявки №(23) ПриоритетЯ (51) М. Кл.

g 05 В 5/01

Государстве»ней каФатет

СССР ае делам азобрвтеа»Я и еткритий (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликоваио05.03.79,Бюллетень Хе 9

Дата опубликования описани я 07 03.79

С. Н, Шаров и А. С. Подвальных (72) Авторы иэобретеиия (71) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮШЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к нелинейным динамическим корректирующим устройствам, позволяющим уменьшать вредное влияние насыщения на устойчи-. вость и качество колебательных лереходных процессов систем автоматического управления, например, электромеханических или электрогидравлических следящих приводов и т.д.

При наличии в контуре управления 10 звена с нелинейностью типа насыщение добротность автоматической системы существенно зависит от амплитуды сигнала рассогласования, уменьшаясь с увеличением последнего. В ряде случаев это обстоятельство не позволяет не

1 только обеспечить требуемую точность обработки входного воздействия в заданном диапазоне изменения его амплитуды, но и сохранить устойчивость системы, например, в условно-устойчивой системе, где величина коэффициента усиления ограничена не только снизу, но и сверху.

Одним из возможных путей улучшения динамических параметров рассматриваемых систем управления является использование нелинейных средств коррекции. Известны устройства, которые обеспечивают увеличение зоны линейности звена с насыщением за счет одновременной подачи на его вход и выход постоянных сигналов определенной величины в каждый полупериод колебаний входного воздействия. Величина корректирующего сигнала на входе звена с насыщением определяется зочой линейности данного звена, на выходе — уровнем erо насыщения. Полярность этих сигпалов зависит от знака входного воздействия (1) и (2)

Недостатком известных устройств является то, что зона линейности может быть увеличена не более чем в два раза, что в ряде случаев существенно меньшй возможного диапазона изменения амцлитуды сигнала управления, а также сложность реализации в случае, если звеном

651305 4 зон изменения входнЫх сигналов в несколько раз.

Фундаментальные блоки устройства имеют следующие характеристики: блок 1 с насыщением: с насыщением является, например, исйол нительный механизм, так как при этом необходимо введение дополнительного сервопривода, что влечет за собой существенное увеличение веса и габарита силовой части системы управления.

Из известных устройств ближайшим по технической сущности является нелинейное корректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные первый усилитель, ключ и сумматор, второй вход которого соединен непосредственно со входом первого усилителя и через последовательно соединенные второй усилитель и блок с зоной нечувствительности с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего фйльтра, а выход - с управляющим входом ключа )3).

Недостатком известного устройства является то, что s нем резко уменьшается запас устойчивости при больших сигналах управления по сравнению с pat ботой при малых сигналах управления .

Целью настоящего изобретения является повышение запаса устойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве вход дифференцирующего фильтра соединен с выходом блока с зоной нечувствительности.

Блок-схема прейложенного устройства представлена на фиг. 1; на фиг. 2, 3 представлены статические характеристики отдельных функциональных блоков устройства; на фиг. 4 — эпюры выходных напряжений функциональных блоков. На фиг, 1,2,3,4 обозначены: блок 1 с насыщением, сумматор 2, первый и второй усилители 3,4, дифференцирующий фильтр 5, логический блок 6, ключ 7, блок 8 с зоной нечувствительности, нелинейное корректирующее устройство 9, зходной сигнал U „, сигнал на выходе сумматора Бс, выходной сигнал 0 „„, корректирующий сигнал ОК, управляющий сигнал lI, сигнал на выходе фильтра

Пд, сигнал на выходе блока с зоной нечувствительности Ц „

Для устранения насыщения блока с зоной нечувствительности 8 при ограниченном напряжении питания в устрой- ство введен второй усилитель 4 с коэффициентом К 1, уменьшающий сигнал на входе блока 8 с зоной нечувствительности. Применение второго усилителя позволило расширить допустимый диапаU

ñ APL iver a.b;

Ювык

ЬО4ДПЦо ДДИ фс! > Ф

16 сумматор 2: У Q>z+lJ<, первый усилитель тель 3: Ц2- - 2U „; блок с зоной нечувствительности 6 и ключ 7:

1 г oP signUa фри

1В

О ОРЙ 84Диид =б4Фга„уц

=ОЧОд -О; . дифференцирующий фильтр 5:

7р д= 1Н

7 + блок с зоной нечувствительности 6:

О при к Ul„-"Ъ

Ц где Q - величина входного сигналаlJ><, вызывающая насыщение блока 1, М Работа устройства при гармонических, колебаниях входного сигнала проиллюстрирована эпюрами на фиг. 4.

При колебаниях входного сигнала Ц

ЗХ амплитуда которого меньше сигнала насыщения b, на выходе блока 8 сигнал

lJ>=- О, соответственно,U -" О, Й„- "О, 6, "- О, т.е. корректирующий сигнал не формируется.

Если амплитуда колебаний сигнала

10 0 „ превосходит уровень насьпцения Ь в интервал времени, когда Ц „, >, на выходе блока 8 сигнал Цн"- 3 ц, — b .

При помощи дифференцирующего фильтра

5 сигнал дифференцируется и принимает форму сигнала Уд, показанного на фиг. 4.

Сигналы Ц и Юд имеют в течение

L полупериода колебаний на одном интер вале одинаковые знаки, а на другом—

50 разные. В интервалы неравнозначности сигналов О и Цg логический блок 6 (схема неравноэначности) вырабатывает сигнал управления ключом Ц ц . По сигналу Уц открывается ключ и проH пускает, сигнал 02, т.е. в это время ( корректирующий сигнал У подается на сумматор (U<= QZ ) в вйде дополнительного сигнала в контур систем1ц ав5 65 томатического управления. Вид скорректированного сигнала U>>,„на выходе блока с насыщением йоказан на фиг. 4.

Суть введения нелинейного корректирующего сигнала здесь в том, чтобы при достижении насыщения выходной сигнал

UBbtx деформируется так, что его первая гармоника сдвигается влево . Это в приближении гармонической линеариэации аналогично введению производной в сигнал управления следящей систеМы или компенсации инерционности следящей системы. Особенностью предлагаемого устройства является получение эффекта коррекции только в то время, когда сказывается насыщение в системе.

Формула изобретения

Нелинейное корректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные первый усилитель, ключ .и сумматор, второй вход которого соединен непосредственно со входом первого усилителя и через последовательно соединенные второй усилитель и блок с зоной

1305 нечувствительности с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего фильтра, а выход — с управляющим вхо3 дом ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения запаса устойчивостй устройства, в нем вход дифференцирующего фильтра соединен с выходом блока с зоной нечувствитель1О ности.

Источники информации, принятые io внимание при экспертизе

1. Хлыпало Е. И. Нелинейные коррек0 тирующие устройства в автоматических системах. Л, "Энергия, 1973, с.56-76.

2. Стеклов В. К. и др. Синтез связи по управляющему воздействию в комбинированной следящей системе с нелинейностью типа насыщения.-Материалы

4-го Всесоюэйого совещания по теории инвариантности и теории чувствительности АН УССР. Киев, .1971. .3. Хлыпало Е. И. Нелинейные коррек тируюшие устройства s автоматическях системах. Л., Энергия, 1973, с. 91, 100.

Составитель Г. Нефедова

Редактор С. Равва Техред.3. Фанта Корректор E. ffsan

Заказ 804/44 Тираж 1014 Подписное

КНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Умгород, ул. Проектнаи, 4