Регулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 947822 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 23.12.80 (21) 3222350/18-24 (»!м.к . с присоединением заявки ¹â€”

G 05 В 11/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 300782, Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782 (72) Авторы изобретения

Н.Г.Бутырки и A H Щербина (71) 3а яв итель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина (54). РЕГУЛЯТОР

Изобретение предназначено.для использования в системах автоматического управления, работающих по принципу отклонения.

Известен способ регулирования саг. монастраивающейся системы с эталонной моделью, в котором измеряется разностный сигнал между сигналами и их производными с выходов объекта регулирования и эталонной модели, нахалливается совокупность этих сигналов с помощью интегратора и периодически перестраиваются параметры регулятора в соответствии с накопленным сигналом (1).

Недостатком известного способа является сложность технической реализации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее измеритель рассогласования, управляемый усилитель, блок выделения модуля, компаратор, преобразователь модуля во временной интервал, ключ, Фильтр, в котором осуществляется плавная регулировка коэффициента, передачи системы при задержке начала регулировки, пропорциональной величине модуля сигнала рассогласования (2 j.

Это устройство позволяет в широких пределах изменить динамические свойства системы, однако имеет тот недостаток, что стабильность его характеристик определяется стабильностью параметров объекта, что ограничивает область его применения объектами со стационарными параметрами.

11ель изобретения — повышение динамической точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, управляемый усилитель, объект, выход которого соединен с вторым входом первого измерителя рассогласования, выход которого соединен с блоком выделения модуля, ключ, выход которого через первый фильтр подключен к управляющему входу управляемого усилителя, введены пороговое устройство и последовательно соединенные второй фильтр и второй измеритель рассогласования, второй вход которого соединен с выходом объекта, а выход — с информационным входом ключа, управляющий Rхoд которого через пороговое устройство соединен с выходом блока выделения

ЗО моду я

947822

Управляемый усилитель имеет коэффициент передачи +1 при отсутствии сигнала на управляющем входе, +К при положительном сигнале на управляющем входе и -К при отрицательном.

На фиг, 1 представлена функциональ-5 ная схема регулятора на фиг. 2 временные диаграммы работы системы с регулятором.

Регулятор содержит измеритель 1 рассогласования, управляемый усили- )О тель 2, блок 3 выделения модуля, пороговое устройство 5, фильтры 5 и б, измеритель 7 рассогласования, ключ

8, объект (управления) 9.

Регулятор работает следующим образом.

При работе системы управления с малыми ошибками (модуль сигнала рассогласования не превышает уставки порогового устройства) ключ 8 ра20 зомкнут, коэффициент передачи усили-. теля равен +1, и система функционирует как обычная система автоматического управленйя по отклонению.

Если модуль сигнала рассогласования превышает величину уставки порогового устройства, что происходит, если параметры объекта управления (коэффициент передачи, постоянные времени) отличаются от расчетных значений, пороговое устройство 4 пере водит ключ 8 в состояние Включено

Передаточная функция фильтра б выби" . рается равной передаточной функции разомкнутой системы при значениях параметров объекта, равных расчетным (номинальным), т.е. фильтр 6 является моделью динамических характерис° ° тик разомкнутой системы. Сигнал на

ыходе измерителя 7 рассогласования арактеризует степень отклонения пааметров объекта от расчетных. Через ключ S этот сигнал подается на фильтр

5, параметры которого выбираются та ким образом, чтобы обеспечить устой- 45 чивость движения объекта 9 относи.тельно модели, т.е. стремление к нулю сиаибки Е . Это обеспечивается тем, что управляемый усилитель 2 при ошибках одной полярности переводится 50 в режим с большим значением коэффициента передачи +K, при этом на объект 9 подается максимальный сигнал управления и приводятся в действие все его энергетические РесуРсы для 55 достижения координатой Х > значения Х„

В случае превышения координатой Хо значения Хмуправляемый усилитель 2 переводится в режим с коэффициентом

-К и BHOBb используются все энерге- 60 тические ресурсы объекта для торможения с целью достижения значения Х .

Если уравнение фильтра 5 представить в виде

dX, dX

g (X) = С Х + С вЂ” +...+ C

1 2Ж «(н 65 то условием устойчивости процесса управления будет выражение у 0

d (1) вычисленное на координатах движения объекта управления, Коэффициенты

C ...С И и значение коэффициента К вйбирают таким образом, чтобы выполнялось соотношение (1) . В этом случае происходит непрерывное переключение коэффициента усилителя 2 со значения +К на -К и обратно с весьма высокой частотой (организуется скользящий режим движения объекта 9 относительно модели).

Наличие порогового устройства позволяет удовлетворить двум противсречивым требованиям к работе системы управления: высокая статическая точность при малой интенсивности выходных воздействий (при этом даже при значительных рассогласованиях операторов объекта и модели модуль ошибки рассогласования не превышает величины уставки) и удовлетворительная точность (малое перерегулирование и колебательность, предельное быстродействие) при высокой интенсивности входных воздействий. В этом режиме динамика объекта с точностью до параметров скользящего режима определяется параметрами фильтра б (модели) .

На фиг. 2 изображены временные диаграммы при отработке системой двухполярного ступенчатого входного воздействия (реверсирование объекта) .

На диаграмме а показаны сигнал управления и обработки его фильтром 6

Х „ (желаемый процесс) и объектом Хо, параметры объекта отличны от номинальных и его динамическая ошибка больше допустимой. В момент времени t начинает Работать регулятор (например, восстанавливается связь между выходом измерителя 7 рассогласования и входом ключа 8). На диаграммах б, в, г, д, е приведены соответственно сигналы ошибки О,рассогласования, выходного сигнала порогового устройства 4, выхода фильтра 5 и выхода управляемого усилителя 2 ° Пороговое устройство 4 срабатывает и замыкает ключ 8 при превышении ошибкой Д уровня уставки порогового устройства, помеченного на диаг рамме б. Выходные сигналы блоков 5 и

2 показаны приблизительно, так как для скользящего режима характерны переключения с весьма высокой (теоретически бесконечной) частотой, на практике определяющейся неучтенными в матем атическом описании малыми инерционностями и неоднозначными нелинейностями типа люфта и гистерезиса.

Использование предлагаемого регулятора позволяет повысить динамическую точность работы системы при сох947822

Формула изобретения.

Фиг. r ранении точностных показателей установившихся режимов и расширить область работы объекта управления эа счет использования его в условиях, когда его параметры изменяются в значительных пределах, например, при 5 применении климатических условий,иЪменении параметров нагрузки и т.п.

Использование подобного регулятора в системах управления гидроприводами позволяет отказаться от систем 10 термостабилизации рабочей жидкости, что может уменьшить стоимость, габариты привода и повысить его надежность°

Предлагаемый регулятор может быть включен в любую систему автоматического управления, работающую по принципу отклонения. Целесообразно использование его в системах управления металлообрабатывающими станками, особенно с гидравлическим приводом, в системах управления промышленными манипуляторами, динамические характеристики которых определяются массой обрабатываемого груза, а также в системах управления летательными аппаратами. В любом случае возможность работы регулятора в условиях изменения параметров объекта управления является определяющим фактором его использования.

Работоспособность предлагаемого регулятора проверена на аналоговой модели, Регулятор обеспечивает стабильность динамических характеристик сис- 35 темы управления при изменении коэффициента передачи объекта управления на порядок в большую сторону и на порядок в меньшую., Допустимые пределы изменения постоянных времени 4Q зависят от порядка оператора объек- е та и степени ухода коэффициента передачи объекта от номинального значения. При номинальном значении коэффициента изменение постоянных времени объекта в 2 раза в обе стороны практически не влияет на характер динамических процессов в системе.

Разработка принципальной электрической схемы регулятора находится на этапе технического предложения.

Регулятор, содержащий последовательно соединенные первый измеритель, рассогласования, управляемый усилитель, объект,,выход которого соединен с вторыи входом первого измерителя рассогласования, выход которого соединен с блоком выделения модуля, ключ, выход которого, через первый фильтр подключен к управляющему входу управляемого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повьдаения динамической точности регулятора, в него введены пороговое устройство и последовательно соединенные второй фильтр и второй измеритель рассогласования, второй вход которого соединен с выходом объекта, а выход - с информационнью входом ключа, управляющий вход которого через пороговое устройство соединен с выходом блока выделения модуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 225293, кл. G 05 В 13/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 750428, кл. G 05 В 11/01, 1978 (прототип).

947822 г) У

Выход фильлраХ ) устелю

Масииид

1:Ф па ап ноаени Риг. 2

Составитель В.Грибова

Техред М. Рейвес

КорректофЮ. Макаренко

Редактор Е.Папп

Заказ 5650/71 Тираж 914 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4