Астатическая система регулирования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< »8427® (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 12.05 ° 78 (21) 2617068/18-24 с присоединением заявки.% (51 } М. Кл.

G 05 В Il/36

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет па пенам изобретений и аткрытнй

Опубликовано 30.06.81 Бюллетень № 24 (53) УДК 62-50 (088.8}

Дата опубликования описания 10. 07 . 8 1 (72) Авторы изобретения

Н.С.Варакса, С.А.Ковальчук и А.С.Кочетов (71) Заявитель (54} АСТАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к нелинейным астатическим системам автоматического регулирования и может быть использовано в астатических приводах с ограничением, подверженных воздействию помех.

Известна нелинейная астатическая система управления, содержащая элемент сравнения, интегрирующее звено, объект управления, охваченный цепью обратной связи (1J.

Применение в прямом канале из, вестной системы интегрирующего звена с нулевым фазовым сдвигом обеспечивает высокий запас устойчивости системы и повышает ее динамические характеристики 12 )и(3).

Известны также астатические системы, содержащие в прямом канале регулирования параллельно соединенные между собой интеграторы с элементами односторонней проводимости на их входах и выходах и вспомогательный канал, служащий для управления рабо той интегрирующих - P4).

Недостаток этой системы состоит в низкой помехозащищенности. Под воздействием помехи имеет место лож.

5 ное подключение выходнык сигналов интеграторов ко входу исполнительного механизма, что приводит к ухудшению динамических свойств и даже потере устойчивости системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является астатическая системы регулирования, содержащая два нелинейных интегратора, первые входы которых подключены к выходу сумматора, а выходы— к соответствующим входам исполнитель" ного механизма, выход которого соединен со входом объекта регулирования, выход которого соединен с одним из входов сумматора с51 .

Недостаток известной системы состоит в том, что она имеет низкую помехозащищенность. Помеха любой

3 8427 частоты беспрепятственно проходит.

:через усилительный канал на вход исполнительного механизма, и кроме того, осуществляет ложный разряц интеграторов, включенных в прямой

5 канал системы. В результате этого исполнительный механизм не отрабатывает в должной мере управляющий сигнал, содержащий помеху, что приводит к ухудшению динамических 10 свойств системы.

Если объект регулирования является структурно неустойчивым, то в результате наличия в прямом канале помехи известная астатическая система может потерять устойчивость, Цель изобретения — повышение по мехозащищенности системы.

Указанная цель достигается тем, что в системе установлены два блока сравнения, первые входы которых подключены к вьгходу исполнительного ме.ханизма, вторые входы — к выходу сумматора, а выходы — ко вторым входам соответствующих нелинейных интеграторов.

На чертеже представлена функциоI нальная схема предлагаемой системы.

Система содержит сумматор 1, первый и второй нелинейные интеграторы

2 и 3, исполнительный механизм 4, объект 5 регулирования, первый и второй блоки 6 и 7 сравнения, операционные усилители 8-13, диоды 14-.25, входные резисторы операционных усилителей 26-39, конденсаторы 40-43, суммирующие элементы 44 и 45, резисторы 46 и 47 в обратных связях операционных усилителей.

Так как включение операционных усилителей 10-13 аналогично, то работу предлагаемой системы рассмотрим ча примере отработки астатической системой управляющего сигнала одной полярности, например положительной.

Система работает следующим образом.

При появлении управляющего сигнала положительной полярности на выходе сумматора 1 (выходной сигнал сумматора 1 является сигналом рассогласования предлагаемой системы) операционный усилитель 10 интегрирует суммарный (двойной) сигнал, поступивший на его вход через резистор 26 и через диод 18, операционный усилитель 8 и диод 15 — íà его вход через резистор 27. Для того, ЗО

08 чтобы сигналы, поступающие на входы через резисторы 26 и 27 операционного усили геля 10 (суммирующего интегратора) имели одинаковый знак, необходимо обеспечить операционным усилителям 8 {и 9) неинвертирующие свойства. Кроме того, до прихода задающего сигнала на вход системы сигнал íà выходе объекта 5 регулирования равен нулю, регулирующий орган исполнительного механизма 4 находится в нейтральном положении и сигнал на втором входе исполнительного механизма 6 равен нулю.

Операционный усилитель 10 в отличие от операционного усилителя

12 интегрирует суммарный входной сигнал, -,àê как диод 22 в его цепи обратной связи не оказывает шунтирующего влияния. С учетом инвертирующего действия операционных усилителей положительный выходной сигнал сумматора 1 не проходит через операционный усилитель 12 (суммирующий интегратор) и операционный усилитель

9 в силу того, что .диод 24 в цепи обратной связи операционного усилителя 12 и диод 16 включены в обратном направлении для сигнала этой полярности.

Проинтегрированный сигнал с выхода нелинейного интегратора 2 поступает на вход исполнительного механизма 4. В отличие от известной системы осуществляется интегрирование уд— военного сигнала рассогласования, что повышает быстродействие системы, так как время нарастания выходного сигнала нелинейного интегратора 2 до величины, при которой исполнительный механизм 4 приходит в движение, уменьшается s 2 раза за счет интегрирования удвоенного сигнала рассогласования системы.

Исполнительный механизм 4 отрабатывает выходной сигнал нелинейного интегратора 2, Выходной сигнал исполнительного механизма 4 имеет полярность, противоположную выходному сигналу сумматора 1, и поступает на вход.обьекта регулирования и через диод 14 — на вход операционного усилителя 8, Выходной сигнал исполнительного механизма 4 на вход операционного усилителя 9 не поступает из-за обратного включения диода 17.

В момент, когда сигнал на выходе исполнительного механизма 4 превысит

842708 сигнал на выходе сумматора 1, разностный сигнал на выходе операционного усилителя 8 изменяет свой знак на обратный и поступает через диод

19 на вход через резистор 28 операционного усилителя !О и на вход через резистор 29.операционного усилителя 11. Конденсатор 40 в цепи усилителя 10 начинает разряжаться, а конденсатор 41 в цепи усилителя 1! на- 10 чинает заряжаться, так как диоды в цепях.их обратных связей включены в противоположных направлениях.

При нахождении системы в положение равновесия выходные сигналы операционных усилителей 10 и 11 компенсируют друг друга.

При изменении знака входного сигнала системы в работу вступают усилители 9, 12 и 13. Их работа аналогична работе усилителей 8, 10 и 11.

Если коэффициенты передачи операционных усилителей 10 — 13 по входам через резисторы 27-30 и 32-35 сделать достаточно большими, то быстродействие предлагаемой астатической . системы будет не хуже известной системы. При этом в отличие от известной системы достигается высокая помехозащищенность, так как помеха любой частоты сглаживается интеграторами и не подвергается ограничению исполнительным механизмом. Это позволяет улучшить динамические свойства астатических систем с ограничением подверженных воздействию помех.

В известной системе можно повысить

Формула изобретения

Астатическая система регулирования, содержащая два нелинейных интегратора, первые входы которых подключены к выходу сумматора, а выходы — к соответствующим входам исполнительного механизма, выход которого соединен со входом объекта регулирования, выход которого соеди- нен с одним из входов сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности системы, в ней установлены два блока сравнения, первые входы кото, рых подключены к выходу исполнительного механизма, вторые входы — к вы-! ходу сумматора, а выходы — ко вторым входам соответствующих нелинейных интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рабинович Л.В. и др. Проекти" рование следящих систем. M. "Машиностроение", 1969, с. 214-218

2. Патент ClllA М - 3613016 кл. 328!

67, опублик. 1971.

3. Karybakas С.А. Nonlinàr In tegrator with Zего Phase Shift lEEE, Trans. Ind. Electron. and Control.

Instrum, 1977, !! 2, 24, р. 150-152.

gg 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 548837, кл. G 05 В llt36, 1974.

5, Тэлер Дж. и Пестель М. Анализ и расчет нелинейных систем автоматического управления. M. — Ë., "Энергия"

45 1964, с. 378-380 (прототип). помехозащищенность путем уменьшения коэффициента передачи канала пропорционального регулирования вплоть до полного отключения его. Однако при этом значительнс ухудшается быстродействие. системы. Переходный б процесс имеет долгозатухающие коле бания.

Положительный эффект от исгользования предлагаемого изобретения состоит в том, что на lOX повышается помехозащищенность астатической системы, при этом качество переходного и установившегося режимов работы системы не ухудшается.