Нелинейное корректирующее устройство для систем автоматического управления с переменной структурой

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С A К И Е ()742874

ИЗОБРЕТЕК ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.05.78 (21) 2615003/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл. 2

G05 В 13/02

ГеоУдарстеииый комитет (23) Приори

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 05.07.80 (53) УДК 62-50 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. Г. Жанжеров и В. Г. Некрасов (7I ) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к системам автоматического управления с переменной структурой.

Известны нелинейные корректирующие устройства с переменной структурой, содержащие блок изменения структуры, коммутатор, первый и второй сумматоры, безынерционные звенья, блок инверторов, позволяющие улучшить качество свободного движения системы и устранить автоколебания при ее вынужденном движении (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является нелинейное корректирующее устройство для систем автоматического управления с переменной структурой (2), содержащее последовательно соединенные первый сумматор, блок изменения структуры, первый Коммутатор, первое безынерционное звено, второй коммутатор и второй сумматор, а также второе безынерционное звено, вход которого соединен с вторым выходом первого коммутатора, а выход — с вторыми входами второго сумматора и второго коммутатора, причем третий вход второго коммутатора соединен с первым входом первого сумматора, четвертый вход — с выходом первого сумматора, второй выход — с вторым входом второго сумматора, третий выход — с вторым входом, а четвертый выход — с третьим входом первого сумматора, вторые входы первого сумматора, блока изменения структуры и первого коммутатора соединены с первым входом устройства.

Такое устройство позволяет изменять характеристики закона управления в процессе регулирования, что дает возможность восстанавливать в системе скользящий ре10 жим. Наличие скользящего режима позволяет устранить автоколебания при вынужденном движении системы.

Однако в процессе регулирования существенно не уменьшается медленно меняю15 щаяся составляющая сигнала ошибки, что не дает возможность получить в системе максимальную точность.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности системы.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит последовательно соединенные низкочастотный фильтр, интегратор и нелинейный элемент с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а вход

742874 низкочастотного фильтра соединен с вторым входом первого сумматора.

На фиг. 1 представлена статическая характеристика нелинейного элемента; на фиг. 2 — структурная схема предлагаемого нелинейного корректирующего устройства.

О«о содержит первый сумматор 1, блок

2 изменения структуры, первый коммутатор

3, два безынерционных звена 4 и 5, второй еумматор 6, второй коммутатор 7. низкочастотный фильтр 8, интегратор 9, нелинейный элемент 10 с зоной нечувствительности.

Устройство работает следующим образом, На первый сумматор 1, формирующий функцию переключения, подаются сигналы ошибки и ее первой производной и сигнал с выхода безынерцггонных звеньев 4 или 5 через второй коммутатор 7 В 33üHcHìñc!H от составления первого коммутатора 3.

Блок 2 изменения структуры на основе информации 0 знаках сиГняля ОпlиОки и сиГналя функции переключения с помощью пер- 26 вого коммутатора 3 изменяет структуру системы, изменггя выходное Воздействие по сиГнялу Оlп иоки, ПО ?учяс IviOQ i! а Вь!ходе второго сумматора 6.

Функция переключения формируется кяк

Ы линейная комбинация сигналов ошибки и ее производной и сигнала с выходя одного из безынерционных звеньев в зависимости от сОстояния первого коммутатора 3. Эти сигналы берутся с определенными весовыми коэффициентами, которые изменяются при ЗВ отсутствии и наличии в системс скользящего режима. Работа второго коммутатора 7 зяклочаетсл в том, что, он рас!!<)зг!ает наЛИЧИС ИЛИ OTCiТСТВИЕ В СИСТЕ)!Е СКОС?1>ЗЯ!ЦЕго режима. )То делается на ос?:ове анализа сиГ!Iала фнпкции перек;1!Очения, который в скользящем режиме являе cs! Высокочаст< тным. Частота переключения зависит только оТ характеристик блока 2 изменения структуры и первого коммутатора 3 и может достигать больших значений. Исполнительные цепи второго коммутаторы 7 при 1!3личии

1?ысокочастотHoãо режима находятся в одНОМ НСТОЙЧИВОM СОСТОЯ НИ:.!. 3 1?РИ ЕГО )TC>/TCTF3HH — — В Д!)УГОМ.

Таким сбразом, при сущес-.вовынии н системе скользя:цего рех(и?!а второй коммутатор 7 подключает к первому и второму 6 сумматорам сигнал, соответствукнпий 0!Jним

:-!начениям сигнала ошибки и ес производной, 3 при его отсутствии — другим значениям, изменяя частотные характеристики коррек56 тирующего устройства в целом и фазовые соотношения функции переключения. ФазоВые соотношения функции переключения изменяются тяк, чтобы в системе, всегда существовал скользящий режим.

Низкочастотный фильтр 8 выделяет мед- у лепно меняющуюся составляющую сигнала ошибки, которая поступает на интегратор 9.

Сигнал с выхода интегратора подается на первый вход нелинейного элемента !0 с зоной нечувствительности, в результате чего происходит регулирование зоны нечувствительности в соответствии со следующим алгоритмом

t) = !Зо--- f )(1t, здесь Ь„Ь вЂ” начальное и текущее значение зоны нечувствительности; .)с(> — медленно меняющаяся составляющая сигнала ошибки.

Регулирование зоны нечуствительности нелинейного элемента приводит к изме!?ени!о его статической характеристики в результаfe чего происходит уменьшение медленно меняющейся составляющей. Если возмущающее воздействие, приложенное с системе, постоянно во времени, то медленно меняющаяся составляющая уменьшается до нуля, если оНо линейно наростает, то медлс.нно меняющаяся составляющая уменьшается до некоторого значения, зависящего от скорости изменения ьозмущения.

Таким образом введение нелинейного элемента, зона нечувствительности которого из.", еняется в соответствии с предложенным

3л ГopHTìOì, позволяет су!Пествен но умень

:пить медленно меняюшуlocH составляющую сигнала ошибки и тем самым увеличить точность системы.

Формула изобретения

Нелинейное корректирующее устройство j;Is? систc м 3В Гоматического управления с персменной структурой, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, блок изменения структуры, первый коммутатор, первое безынерционное звено, второй коммутатор и второй сумматор, а также вто-!

К)с безынерционное звено, вход которого соеди с вторым выходом первого коммутатора, 3 3,-!ход — с вторы vlH входами

Второ-О сумматора и второго коммутатора, третий в.(од Второго коммутатора соединен с первым входом первого лмматора, четвертый вход — с Выходом первого сумматора, второй выход -- с вторым входом второго сумматора, третий и четвертый выходы -- с Вторым и третьим входами первого сумматора, соответственно, вторые входы первогo сумматора, блока изменения структуры и первого коммутатора соединег?ьг с входом устройства, отличи,ои1ееся тем, что, с целью повышения точности системы, оНо содержит последонательно соединенные низко IBcToT!?I IH фильтр., и. ITcã р3тОр и нелинейный элемент с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом г? fopofl! с:м мятора 3 ВхОд низкочастотнОГО фильтря соединен с вторым входом первого сумматора.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

;х!?) 485411, кл. G 05 В 1110!. 06.08.74.

2. Авторское свидетельство СССР

No 584284, кл. G 05 В !3/02, 06.04.76 (!Ipoтотип).

742874

Составитель Г Нефедова

Редактор Н. Данилович Техред К Шуфрич Корректор Е. Папи

3 аказ 5683/55 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент> г. Ужгород, ул. Проектная, 4