Регулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 i! 7 1 4349 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено21,04,75 (21)" 126214/18 24 (5l)M. Кд. с присоединением заявки АЪ

С3 05 В 11/01

ВауюретееннМ неинтет

СИР ае ленам нзаеретеннй н атернтнй (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.80. Бюллетень Ле 5 (53) УДК 62-50 (088.8 ) Дата опубликования описания 07.02.80 (72) Авторы изобретения

Р. A. Орещенко и В. К. Краковепкий

Новокузнецкое отделение Государственного ордена Трудового

Красного Знамени проектного института Тяжпромэлектропроект" (7l) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и может быть исполь- зовано и качестве регулятора положения в позипионных системах автоматического регулирования (ПСАР) с подчиненным ре5 гулированием координат.

Известен регулятор положения, выполненный на базе онерапионного усилителя с пропорпиональным законом регулирования (1)..

Однако указанный регулятор позволяет отрабатывать заданные перемещения с ,удовлетворительным качеством только для малых перемещений.

Известен регулятор положения, содержащий ПИ блок, квадратичный преобразователь, эадатчик и датчик обратной связи. Такой регулятор позволяет обеспечить удовлетворительную динамику, как в зоне, малых, так и средних перемещений (2), .„

Однако при отработке больших перемещений указанный регулятор допускает большое перерегулирование контролируемой ксординаты.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение быстродейст вия, Это достигается тем, что в регулятор введен блок рассогласований, сумматор, три вычислителя модуля, блок дифференцирования, три источника опорных напряжений, шесть управляемых ключей, четыре нуль-органа, причем первые входы трех нуль-органов соединены с источниками опорных напряжений. Выход эадатчика соединен с первыми входами блока рассогласований, сумматора и через первый управляемый ключ со входом ПИ-блока. Выход датчика обратной связи соединен со вторыми входами сумматора, ПИ-блока, блока дифференпирования и через второй уп равляемь|й ключ - со вторым входом блока рассогласования, выход которого через последовательно соединенные первь|й вычислитель модуля, функциональный преобразователь, третий управляемый ключ соединен со вторым входом первого нуль-органа. Выход блока дифференцирования сое714349 динен со входом второго вычислителя модуля; выход которого соединен со вторым входом второго нуль-оргена и через четвертый управляемый ключ - с первым входом третьего нульоргане, второй вход которого через параллельно включенные пятый и шестой управляемые ключи соединен со вторым входом первого нуль-оргаI на. Выход сумматоре через третий вычислитель модуля соединен со вторым входом четвертого нуль-органа, выход которого соединен со входом шестого управляемого ключа, выход третьего нуль-ор гена соединен со входами первого и третьего управляемых ключей и со входом

ПИ-блока, Выход второго нульоргана соединен со входами второго и четвертого упревляемых ключей, Выход первого нульоргана соединен со входом пятого управляемого ключа. Это достигается также тем, что блок рассогласования содержит опереционный усилитель, вход которого через первый и второй конденсаторы подключен к первому и второму входам блока, е выход - непосредственно к выходу блока и через третий конденсатор - ко входу операционного усилителя, Структурная схема регулятора приведена на чертеже. Регулятор содержит пропорционально-интегральный (ПИ) блок 1, обеспечивающий на своем выходе напряжение U,óïðàâëÿåìûå ключи 2-5, замкнутые при отсутствии входного сигнала, управляемые ключи,6 и 7, разомкнутые

IlpH отсутствии входного сигнала, задатчих 8 с выходным напряжением 0 > нуль органы 9-12, обеспечивающие управление ключами 2-7, источники опорных напряжений 13-15, задающие опорные напряжения .соответственно для нуль-органов 9-11, 40 вычислители модуля 16-18 блок рассогласований 19, сумматор 20, блок дифференцирования 21, датчик обратной связи

22 с выходным напряжением 0 и функциональный преобразователь . 3, реализус 45 ющий зависимость l 0 R где соответственно выходной и входной с и налы функционального преобразователя, С коэффициент. Пропорционально-интегральный блок 1 состоит из операционного усилителя 24, конденсатора 25, управляемого ключе 26, сопротивлений 27-29. Ьлок рассогласований 19 состоит из операционного усруителя 30 и конденсаторов 313 . Сигнал на выходе блока 19 - S . Э 55

Статическое состояние устр.>йоте» х»рактеризуется тем, что g< = IJ> = roaS<, В =О kg- С " 3 сигнаа-. на вых щ»х

Д нуль-зрганов 9, 10 и 12 равны нулю, на выходе нуль-органа 11 имеется сигнал.

Следовательно, все управляемые ключи, за исключением 7, находятся - в исходном состоянии. Ключ 7 находится в замкнутом состоянии.

При отработке перемещений, обуславливающих треугольный график скорости, устройство работает следующим образом.

Для рассматриваемого режима работы выходное напряжение функционального преобразователя 2 3, пропорциональное величине Ж о меньше или равно напряжению источника 14, пропорциональному величине 0, поэтому выходное напряжение нуль-органа 10 равно нулю, ключ 4 замкнут и блокирует ключ 7, При изменении скачком напряже;;ия задания О на величину 1., последняя повторяется на выходе блока рассогласований 19. Кроме того напряжение 0, поступая через ключ

2 на вход ПИ-блока 1, вызывает увеличение напряжения U „ïàä действием которого двигатель начинает разгоняться. Напряжение, пропорциональное скорости двигателя Ю1 обеспечивается на выходе блок а дифференциров а ния 2 1. Как только указанное напряжение превзойдет по модулю напряжение источника 13, нуль- орган

9 срабатывает, вызывая размыкание ключе 3 и замыкание ключ" 6. Ключ 3 отключает сигчал 1 g от блока рассогласований 19, благодаря чему обеспечивается запоминание сигнал» Ь Q< на его выходе.

Ключ 6 обеспечивает прохождение на вход нуль-органе 12 сигнала, пропорционального скорости двигателя, поступающего с выхода блока вычисления модуля 16, Следовательно, на входы нуль-орг»на 12 подано два сигнала: сигнал с выхода блока вычисления модуля 16 и сигнал с выхода функционального преобразователя 23, поступающий через ключи 5 и 4. Сигнал на выходе блока вычисления модуля 16 в процессе разгона двигателя увеличивается пропорционально скорости двигателя, и после того, как он превзойдет по модулю выходной сигнал функционального преобразователя 23, нуль-с рган 1-. срабатывает, обеспечивая замыкание ключа -"6 и размыкание ключей 2 и 5. Размыкание ключа 5 обеспечивает снятие выходного сигнала функционального преобразователя

23 со входа нуль-органа 12, благодаря чему на выходе нуль-органа 12 обеспечивается выходной сигнал до тех пор, IloKA на втором его входе сигнал отличен от нуля. Замыкание ключ» <1»бес (ив»ет

714349

40 шунтирование емкости в цепи обратной связи усилителя 24, Размыкание ключа

2. снимает напряжение задания Uq со входе ПИ-блока 1, благодаря чему под действием напряжения IJg напряжение О у скачком изменяет свой знак. Изменение знака напряжения LI> обеспечивает режим торможения двигателя. Скорость двигателя уменьшается, вызывая уменьшение выходного сигнала блока вычисления модуля

16, Как только выходной сигнал блока вычисления модуля 16 станет по модулю меньше напряжения источника 13, выходной сигнал нуль-органа 9 становится равным нулю, вызывая замыкание ключа 3 и размыкание ключа 6. Замыкание ключа 3 вы-. зывает уменьшенйе выходного напряжения блоха рвссогласований. 19 до величины, близкой к нулю Размыкание ключа 6 обеспечивеет нулевой сигнал на выходе нуль- 20 органа 12, вызывая замыкание ключей

5 и 2 и размыкание ключа 26, т.е. регулятор положения возвращается в исходное состояние.

При отреботке перемещений, обуславли-25 вающих трапецеидальный рафик скорости устройство работает следующим образом.

В зтом случае выходное напряжение функционального преобразователя 23 по модулю больше напрчжений исто-:ника 14, что обеспечивает срабат-..вание нуль-органа 10 и размыкание ключа 4. В свою очередь напряжение на выходе блока вычисления модуля 18 по модулю больше напряжения ист", ÷íèêà 15, по вызывает 35 срабатывание нуль.-органа 11 и замыкание ключа 7. При изменении, скачком нап- ряжения задания О„устройство работает аналогично, как и в случае треугольного графика скорости с той лишь разницей, что момент начала торможения (момент срабатывания нуль-органа 12 > определя1 ется не величиной выходного сигнала блока вычисления модуля 1 6, а моментом размыкания ключа 7. Ключ 7 разомкнется, как только напряжение на выходе блока вычисления модуля 1 8, пропорциональ ное ошибке слежения, по модулю станет меньше напряжения источнике 15, Устройство легко реализуется с помощью средств аналоговой вычислительной техники. Например, сумматор, нульорган„ блок вычисления модуля, дифференцирующий блок, функциональн, и преобразователь целесообразно выполнять нл базе операци- 55 онных решающих усилителей, л управляемче ключи - на ба.->е полевых транзисторов, Блок днфференнир<лмния - 1 может

6 быть исключен из схемы, если в качестве входного сигнела блока вычисления модуля 1 6 использовать выходной сигнал датчика скорости двигателч.

Формула и зобретения

1. Регулятор, содержащий ПИ-блок, фужциональный преобразователь, задатчик и датчик обратной связи, о т л и ч ею шийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения быстродействия, регулятор содержит блок рвссогласований, сумматор, три вычислителя модуля, блок дифференцирования, три источника опорных напряжений, шесть управляемых ключей, четыре нуль-органа, причем первые входы трех нуль-органов соединены с источниками опорнгях напряжений, выход задетчике соединен с первыми входами блока рассогласований, сумматора и через первый управляемый ключ в первым входом ПИ лохе, выход датчика обратной связи соединен с вторыми входами сумматора, ПИ-блоке, блока дифференцирования и через второй управляемый ключ-со вторым входом блока рассогласования, выход которого через последовательно соединенные первый вычислитель модуля, функциональный г .реобразоветель, третий управляемый ключ соединен со вторым входом первого нуль-органа, выход блока дифференцирования соединен со входом второго вычислителя модул%, выход которого соединен со вторым входом ВТ0р01 нуль-органа и через четвертый управляемый ключ — с первым входом третьего нуль-органа, второй вход которого через параллельно включенные пятый и шестой управляемые ключи соединен. со вторым входом первого нуль-органа, выход сумматоре через третий вычислитель модуля соединен со вторым входом четвертого нульэргана, выход которого соединен со входом шестого управляемого ключа, выход третьего нульэргвна соединен со входами первого и третьего управляемых ключей и со входом ПИ-блока, выход второго нуль-органа соединен со входами второго и четвертого управляемых ключей, в лход первого нуль- >рганв соединен со входом пятого управляемого ключа.

2. Регулятор по п. 1; о т л и ч в ю шийся тем, что блок рассогласования содержит операционный усилитель, вход которого через первый и второй конденсаторы подключен к первому и второИсточники информации, прййятые во внимание прн экспертизе

7 714349 8 му входам блока, а выход - непосредст- 1. Лебедев Е. Д. и др. Управление венно к выходу блока и через третий кон- вентильными электроприводами постоянно« денсатор - ко входу операционного уси- го тока, «Энергия, 1970, с. 83-86. лителя. 2. Лебедев Е. Д. и др. Уаравление вентильными электроприводами постоянного тока, „Энергия, 1970, с. 89-92 (прототип).

Составитель Г. Нефедова

Редактор А. Виноградов Техред М. Петко Корректор Т ° Скворпова

Заказ 9286/44 Тираж 958 Подписное

ЦЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иск.ква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4