Нелинейное корректирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВ ИЗЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республнк

<и>866539 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву

/ (22) Заявлено 071279 (21} 2873839/18-.24 (51)М, Кл (т 05 В 5/01 с присоединением заявки Йо

Государственный коинтет

СССР по делан нзобретеннй н открытий (23) Приоритет (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 2З.09,81. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 2 0981 (71) Заявитель (54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к нелинейным корректирующим устройствам и предназначено для повышения помехоустойчивости в точности систем управления летательных аппаратов.

Известно, что сигналы управления летательных аппаратов представляют собой сумму гармонических составляю- 10 щих,частоты которых могут изменяться в широких пределах. При этом гармонические составляющие, частоты которых меньше частоты среза. ñÐ яьляются полезным сигналом. В противном случае )5 они считаются помехой, которую необ-. ходимо отфильтровать.

Известно корректирующее устройство, позволяющее подавлять гармонические составляющие входного сигнала 11). Я

Недостатком его является то, что в нем осуществляется лишь подавление гармонических колебаний фиксированных частот.

Наиболее близким по технической 25 сущности к гредлагаемому является нелинейное корректирующее устройство, содержащее первый блок мажоритарной логики, первый вход которого, являющийся входом нелинейного корректирую« (} щего устройства соединен через последовательно соединенные первое дифференцирующее устройство и первый сумматор со вторым входом блока мажоритарнои логики, а также непосредственно со. вторым входом первого сумматора, а выход первого блока мажоритарной логики соединен через первое инерционное звено с его третьим входом.

Это устройство хорошо фильтрует помеху в виде одного гармонического колебания (21.

Недостатком известного устройства является его низкая помехоустойчивость при наличии во входном сигнале нескольких гармонических составляющьх разных частот. В этом случае будет отфильтровываться помеха только наивысшей частоты, а гармонические составлянхдие более низких частот практически не ослабляются.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости нелинейного корректирующего устройства.

Ук занная цель достигаетсп тем, что в устройство введены второй и третий блоки мажоритарной логики, второе и третье инерцибнные звенья, второе дифференцирующее звено и вто.866539 рой сумматор, причем выход первого блока мажоритарной логики соединен с первым входом второго блока мажоритарной логики и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока мажоритарной логики и входом третьего инерционного звена, а выход — со вторым входом второго блока мажоритарной логики, выход которого через второе инерционное звено соединен с третьим входом второго блока мажоритарной логики, выход первого дифференцирующего звена соединен с первым входом третьего блока мажоритарной логики, а вход — через второе дифференцирующее звено со вторым входом третье- 15 .ro блока мажоритарной логики, третий вход которо|о соединен с выходом третьего инерционного звена. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2-4 " графики, иллюстрирующие процесс фор" мирования сигнала. управления, на. фиг. 5 — вид амплитудно-частотных характеристик.

Устройство состоит из первого 1, второго 2 и третьего 3 блоков мажоритарной логики, первого 4, второго 5 и третьего б инерционных звеньев, первого 7 и второго 8 дифференцирующих звеньев, первого 9 и второго 10 сумматоров.

36

На фиг. 1-5 введены следующие обд значения: Х -X« — реализации сигналов на соответствующих входах и выхо0 дах блоков устройства, t — ось времени, fg cv — ось частот в логарифмичес- 35 ком масштабе, б (w) и е,1(w ) . — амплитудно-частотные характеристики предлагаемого и известного устройств соответственно; Ч„(w) и М (ж)- фазочастотные характеристики предлагае- 40 мого и известного устройств соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Первое дифференцирующее звено имеет второй порядок, а второе дифференцирующее имеет четвертый порядок.

Поэтому в случае, когда входной сигнал

Х представляет собой гармонические колебания одной частоты, а частота этих колебаний меньше частоты среза

Ж,р — устройства, сигналы Х и Х находятся в фазе, а сигнал Х на выходе инерционного звена 4 несколько отстает от сигнала Х5 с выхода первого блока мажоритарной логики 1,так И как сдвинут по времени инерционным звеном 4. Поскольку блок 1 мажоритарной логики выделяет промежуточное значение, то на выход его проходит

Сигнал Х, т.B. Х5 = Х . При этом ц сигнал Х8 на выходе третьего блока -3 мажоритарной логики равен нулю, так как сигналы X и Х с выходов первого дифференцирующего звена (второго порядка) 7 и второго дифференцирующего звена (четвертого порядка) 9 находятся в противофазе, следовательно сигнал промежуточного значения из сигналов Х, Х и Х7 равен нулю. Сигнал Х9 на выходе второго сумматора

10 равен сигналу X с выхода первого блока 1 мажоритарной логики.

Таким образом, на вход второго блока 2 мажоритарной логики поступают два одинаковых сигнала Х = Х и один сигнал Х,д с. выхода второго инерционного звена 5. В этом случае сигнал Х@,„ равен сигналу Х, т.е. сигналу с выхода первого блока 1 мажоритарной логики.

Таким образом, в области частот входного сигнала Х„, меньших частоты среза (и, управляющий сигнал, являющийся йолезным сигналом, проходит на выход устройства практически, без искажения.

В области частот входного сигнала

Х„ больших частоты среза ы р т.е. когда входной сигнал является помехой выходные значения сигналов Х и Х находятся в противофазе, поэтому блок

1 подключает на выход сигнал Х4, который является в этом случае промежуточным значением. При этом сигнал Х равен запомненному значению входного сигнала ° При отсутствии постоянной составляющей сигнал Х5 = О, z.е. помеха отфильтрована до нуля.

Однако при замыкании блока 1 на сигнал Х4 передаточная функция между выходом устройства Х и сигналом Х определяется следующим выражением

xâ 1 т.е. является интегрируюх 1р щим звеном, на вход которого ничего не поступает. Такое звено запоминает значение входного сигнала в момент переключения блока 1 на сигнал Х4 с выхода первого инерционного звена 4.

Это позволяет отфильтровать помеху до нуля при наличии в сигнале управления постоянных составляющих. В этом случае сигнал Хе на выходе блока 3 тоже равен кулю, а сигнал Х,.„ равен сигналу Х .

На фиг. 2-4 представлены изменения сигналов на выходе блоков устройства при наличии во входном сигнале, например, двух гармоник)48йь„4 и

А ьм m< 4

При этом частота а больше w„, а больше частоты среза cv p . В этом сяучае на вход первого блока 1 мажоритарной логики поступают сигналы

Х и Х, которые находятся в противофазе. Причем эти сигналы состоят из сумм гармоник, пропорциональных er„ (более низкая частота помехи) и wg (более высокая частота помехи). В этом случае первый блок 1 мажоритарной логики отфильтровывает на своем выходе высокочастотную помеху, пропорциональную частоте и . Сигнал Ху с

866539 на выходе блока 1 содержит только низкочастотную помеху, пропорциональную частоте и ., (фиг.2).

Третий блок 3 мажоритарной логики при этом произведет фильтрацию высокочастотной помехи, содержащейся в сигнале Х с выхода первого дифференцирующего звена 7..Сигнал Хз на выходе блока 3 содержит только низкочастотную помеху, пропорциональную частоте со„ . При этом фаза сигнала Х противоположна фазе сигнала Хб(фиг.3$ 1О

Подавление низкочастотной помехи, имеющейся в сигнале Х, производят посредством второго блока 2 мажоритарной логики.

Сигналы (фиг. 4) Х5 и Х>, посту- f5 лающие на вход второго блока 2 мажоритарной логики, находятся в противофазе. В этом случае сигнал промежуточного значения Хз,„ иэ указанных сигналов Х, Х9 и Х1О равен нулю при И) отсутствии постоянной составляющей в сигнале управления или равен постоянной составляющей, имеющей место в сигнале управгения, вследствие наличия положительной обратной связи че-2 рез второе инерционное звено 5.

Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство позволяет отфильтровать одновременно как высокочастотные, так и низкочастотные помехи, что значительно повышает помехоустойчивость устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

М 1. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и уп-: равления. Под ред. Солодовникова В.В.

"Машиностроение",. 1975,.с. 534.

2. Авторское свидетельство СССР

Щ В 377725, кл. G 05 В S/01, 06.08.71 (прототип).

Формула изобретения

Нелинейное корректирующее устройство, содержащее первый блок мажоритарной логики, первый вход которого, являющийся входом нелинейного корректирующего устройства, соединен через последовательно соединенные первое дифференцирующее звено и первый суммат р со вторым входом первого блока мажоритарной логики, а также непосредственно с вторым входом первого сумматора, а выход первого блока мажоритарной логики соединен через первое инерционное звено с его третьим входом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повыаения помехоустойчивости, в него введены второй и третий блоки мажоритарной логики, второе и третье инерционные звенья, второе дифференц; рующее звено и второй сумматор, причем выход первого блока мажоритарной логики соединен с первым входом второго блока мажоритарной логики и первым вхо" дом второго сувзаатора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока мажоритарной логики и входом третьего инерционного звена, а выход - со вторым входом второго блока мажоритарной логики, выход которого через второе инерционное звено сое-, динен с третьим входом второго блока мажоритарной логики, выход первого дифференцирующего звена соединен с первым входом третьего блока мажоритарной логики, а вход - через второе дифференцирующее звено со вторым входом третьего блока мажоритарной логики, третий вход которого соединен с выходом третьего инерционного зве" на.

866539

Составитель Г. Нефедова

Редактор Г.Волкова Техред И.Астолош Корректор Л. Бокшан

Заказ 8077/70 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., д. 4/5 тная 4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект