Нелинейный фильтр для систем автоматического управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЯОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советник

Социапистическии

Республик (ii> 8556() 4 (6f ) Дополнительное к авт. сеид-ву Р 289505 (2 ) Заявлено 2611.79 (21) 2842916/18-24 с присоединением заявки йо(23) приоритет

Опубликовано 15.0881. Бюллетень М З0

Дата опубликования описания 150881 (51)PA. Кл З

G 05 В 5/01

Государственный комитет

СССР но делам нзобрстеннй н открытий (53) УДК 62 50 (088.8) 1

В.М.Чермалых, Е.И.Алтухов и Л.A.Êîçüÿêîâà

1,;,,,",:6 Ь9

Киевский ордена Ленина политехнический ин итуь .-,.им. 50-летия Великой Октябрьской социалис ской"" -революции (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам формирования управляющего воздействия в функции времени (т.е. к кор- . ректирующим фильтрам) в системах управления технологическими процессами, может найти применение, например, при управлении автоматизированным электроприводом.

По основному авт. св. М 289505, известен нелинейный фильтр для систем автоматического управления, содержащий последовательно соединенные первый усилитель, элемент сравнения, нелинейное звено типа ограничение и первый интегратор, выход которого 5 через второй усилитель соединен cd вторым входом элемента сравнения (lf.

Недостатком известного фильтра является низкое быстродействие.

Цель изобретения — новышение быст- 20 родействия фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре установлен второй ин тегратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора и вторым входом нелинейного звена типа ограничение, а выход - с третьим входом элемента сравнения, который выполнен в виде нелинейного звена типа ограничение ° 30

На фиг 1 представлена блок схема фильтрат на фиг. 2 — эпюры напряжения.

Схема фильтра содержит элемент 1 сравнения, нелинейное звено 2 типа ограничение, первый и второй интеграторы 3 и 4, первый и второй усилители 5 и б.

Предлагаемый фильтр работает следующим образом.

При ступенчатом входном воздействии фильтра U> g равном по величине максимальному заданному значению выходного сигнала фильтра UV, на вход элемента 1 сравнения, выполненного в виде нелинейного звена типа ограничение, подаются выходные сигналы усилителей 5 и б, коэффициенты кото рых К и i(6 выбираются в зависимости от требований к динамическим характеристикам фильтра и второго интегратора 4. B частности, коэффициент усиления усилителя 5 может быть равен единице. На входе элемента 1 сравнения фоРмиРУетсЯ Разность 40 = П сн9-04-06.

Так как при работе фильтра в начальный момент времени разность AU>0 то на выходе элемента 1 сравнения постоянный сигнал U<, и следовательно, увеличиваются сигнал U q sa выходе ин855604

Формула изобретения

ЦЪе.1 (Риг.Е тегратора 3 по линейному закону, а сигнал 04 иа выходе интегратора 4 по параболе, до тех пор, пока выходной сигнал U интегратора 3 не станет равным выходному сигналу U элемента 1 сравнения.

После этого выходной сигнал U2 ин- 5 тегратора 3 остается постоянным, рав, ным по величине выходному сигналу Ц элемента 1 сравнения, а выходной сигнал U4. интегратора 4 увеличивается по линейному закону. В момент времени, когда на входе элемента 1 сравнения разность д0 изменяет знак, меня« ются знаки сигналов на выходах элемента 1 сравнения и нелинейного звена 2 типа ™ограничение . В результате выходной сигнал 0 интегратора

3 начнет уменьшаться по линейному закону, а выходной сигнал U4. интегратора 4 приближаться по параболе к задан-. ному максимальному значению. Для того,щ чтобы выходной сигнал U иитегратора

3 стал равным нулю в тот момент, когда выходной сигнал U интегратора 4 станет равным П д, коэффициент усиления К6 усилителя 6 должен быть равным К = Uq/2U>. В этом случае проис« ходящие в фильтре процессы оптимальны по быстродействию при заданных ограничениях выходного сигнала фильтра

U4 и его первой U< и второй 0 пронзводных по времени. Снижение выходно- ЭО го сигнала фильтра до нуля или изменение его до другого установившегося значения по оптимальному закону достигается полным снятием входного воздействия Uyо или ступенчатым изменением35 его до нового заданного значения.

Использование дополнительного интегратора выгодно отличает предлагаемый фильтр от известного, так как его выходной сигнал формируется при наличии трех ограничений: на выходную переменную и ее первую и вторую производные о времени, что позволяет повысить быстродействие фильтра в 7 раз, что на практике дает возможность строить оптимальные по быстродействию и динамичности системы управления существенно упрощенной структуры, так как не требуется применение дифференцирующкх звеньев в обратных связях. Это приводит к тому, что повышается производительность технологических устано- . вок и увеличивается долговечность технологического оборудования.

Нелинейный фильтр для систем автоматического управления по авт. св.

Р 289505, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия фильтра, в нем установлен второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора и вторым входом нелинейного звена типа ограничение, а выход — с третьим входом элемента сравнения, который выполнен в виде нелинейного звена типа ограничение .

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

И 289505, кл. С 05 В 5/01, 1969 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6905/66 2ираж 940 Подписное

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