Система регулирования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 954933

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.01»81 (2I ) 3224403/18-24 с присоединением заявки И вЂ”. (23)Г риоритет—

Опубликовано30.08.82. Бюллетень М 32

Дата опубликования описания 30.08.82 (5 I ) M. Кл.

Cj 05 В 13/02 тоеударотеелный комитет

СССР

IIo делам изобретений н открытей (53) УДК62-50 (088.8) В. П. Григорьев, А. P. Махпин, Г. М. Синевич, И, С. Уколов и М. М. Якубович (72) Авторы изобретения

Научный совет по комплексной пробпеме Киберн

AH СССР

« «. ». т (7I) Заявитель (54) СистКМА РКГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к системам с измененной структурей регулирования и может найти широкое применение при управпении динамическими объектами регупирования, например, летательными аппа5 ратами, при наличии ограничений на фазовые координаты системы.

Известна система регулирования инерционными объектами при ограничении управпяюшего воздействия, содержашая последовательно соединенные усипитепь-преобразоватепь и исполнительный орган с нелинейной характеристикой типа насыщение, выход которого соединен со входом объекта регулирования, выход которого соединен с одним из входов усипитепя преобразоватепя, и последоватепьно соединенные формироватепь сигнапа, ошибки дифференпиатор, суммируюший усилитель и триггер, выход которого соединен со ?О вторым входом исполнительного органа, причем входы усипитепя-преобразователя соединены с соответствующими входами формирователя сигнала ошибки tlj.

Недостатком известной системы являются низкие устойчивость и быстродействие.

Известна система регулирования, сойержашая последовательно соединенные датчик регупируемого параметра, регупятор скорости, блок сравнения, регулятор тока, силовой преобразователь и испопнитепьный двигатель, первый выход которого соединен с датчиком регупируемого пара метра, а второй - со вторым входом бпока сравнения Pj ..

Недостатком известной системы является ее низкая точность.

Из известных систем наиболее бпиэкой по технической сушности является система регулирования, содержашая датчик регулируемого параметра, выход которого соединен с выходом объекта регупирования, а выход — с вычиспитепем текущего значения цепевой функции, выход которого через логическое устройство соединен с управпяюшим входом коммутатора, к сигнальным входам которого подкпю4933 4 выходной сигнал элемента с насыщением, О - порог насыщения, Уа - пороговые зна- чения, фазовой координаты, при которых непинейный эпемент входит в область насыщения.

Рассмотрим характеристики наибопее существенных блоков системы.

Уравнения движения динамического объекта регулирования 1 с учетом ограни 0 чения фазовой координаты, т.е. с учетом наличия нелинейного элемента с насыщением имеют вид х=г(х,u), 15 где)(=(Х,.„,Х )- вектор сигнапов фазовых координат, измеряемых блоков датчиков 3 параметров движения объек20 та регулирования 1 и исполнительного органа объекта l0 — сигнал управления динамическим объектом регупирования

25 1, вектор-функции Р()(,0)вкпю.чает в себя функцию f(x;) вида, учитывающую ограничение сигнала фазовой координаты

Х1 (см. фиг. 1).

30 .ные входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами объекта регулирования, управляющие входы — с выходом логического блока, а выходы соответственно с вторым и третьим

35 входами формирователя сигнапа управпения.

На фиг. 1 представпена статическая характеристика нелинейного эпемента, с насыщением входящего в состав формиро40 вателя сигнала управления, или объекта регулирования системы; на фиг. 2 — общая функциональная схема системы; на фиг. 3 - один из возможных частных спучаев реализации обшей. функциональной схемы системы.

Система регулирования содержит динамический объект 1 регупирования, формирователь 2 сигнала управпения, блок

3 датчиков, первый 4 и второй 5 бпоки переменных коэффициентов коммутатор 6, дифференциатор 7, логический блок 8, коммутатор 9, первый 10 и второй 11 источники постоянного напряжения, объ ект 12 регулирования, усипитепь 13 и

14. Также обозначены Х - измерительные сигнапы (фазовые координаты системы), Y - согнан задания, Р - сигнай возмущения, О - сигнап управпения,f(x„)»

-a, х„ - х,„, х„,(х„(х

+а, х„>хо, (2) чены выходы соответствующих источников постоянного напряжения, выход которого через интегратор подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходу объекта регулирования, а выход через формирователь сигнала управления - ко входу объекта, регулирования, причем в качестве функции цепи может применяться любая функция, в том числе и единичная (3).

Недостатком известной системы является ее низкая точность и быстродействие.

Uemь изобретения - расширение обпасти устойчивости и повышение точности и быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему регулирования,®содержащую логический блок, вход которого соединен с первым выходом объекта регулирования, а выход — с управляющим входом коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго источников постоянного напряжения, а выход — к первому входу формироватепя сигнала управления, выход которого соединен со входом. объекта регулирования, дополнительно введены первый и второй блоки переменных коэффициентов, сигналь где Х и — пороговые значения сигналов фазовых координат Х. д — значение порогa насыщения нелинейного элемента.

Представленный на фиг. 2 объект регулирования 12, включает в свой состав, исполнительный орган, бпок датчиков 3 и, собственно, динамический объект регупирования 1.

Этот объект регулирования 1 (см. фиг, 2) имеет две группы выходов, первая из которых представляет собой совокупность выходов на которых формируются сигналы ограниченных. фазовых координат, а вторая - неограниченных.

Формирователь сигнапа управления 2 формирует сигнал управпения 0 вида

-М,Х„+.„+ K„x„)+ Y, ) х„ х,, К Х ...+ К1ъ Хп+Кп 61(и Х )+Y) (Х„ f хд где вепичины и знаки коэффициентов

1„...,К„,М,,„.,К зависят от параметров объекта регупирования 1 и других блоков, входящих в состав неизменной части системы.

2) работает спедую954933

Первый и второй блоки переменных коэффициентов 4 и 5 имеют дискретно изменяемые коэффициенты усиления, причем, число устанавливаемых коэффициентов уси ления в каждом бпоке определяется в со- $ ответствии .с выражением где К.С" +С"+„,СИФ„,ФС"„, „yJ

N (И-М)!Ni 1О ф, - общее число измеряемых сигналов фазовых координат;

N — число сигналов фазовых координат на блок переменных коэффициентов.

1$

Логический блок 8 производит фиксацию выхода соответствующего сигнапа фаэовой координаты пибо сигналов ряда координат на ограничение и, в зависиМости от ситуации, формирует команды на изме-20 нение коэффициентов усиления бпоков 4 и

5 и на установку коммутатора 9 в попожение, подкпючаюшее на свой выход необходимый сигнал постоянного напряжения соответствуюшей величины и знака. 2$, Источники 10 и 11 попожитепьных и отрицательных постоянных напряжений, которые формируют сигнапы постоянных напряжений, копичество и вепичина которых опредепяется попным набором возможных щ ситуаций выхода сигнапов фазовых координат на ограничение. Величины и знаки постоянных напряжений определяются чпеном выражения (4) K>«5 /A X „ . Количество устанавпиваемых постоянных сигнапов

A и на каждом источнике равноМ=С„t. < Сп

Выходы блока 3 датчиков сигналов фазовых координат динамического объекта

1 регуцирования, не имеющие ограничений, соединены со входами второго бпока .

5 переменных коэффициентов, а выходы блока 3 датчиков сигнапов фазовых координат, имеющие ограничения, соединены со входами первого блока и переменных

4$ коэффициентов и соответствующими входами погического бпока 8 выход которого соединен с управляюшими входами бпоков 4 и 5 и с управляющим входом коммутатора устройства 9, две группы вхо$O дов которого соединены с соответствуюшими выходами источников положительных 10 и отрицательных 11 постоянных напряжений, а выход с первым входом формирователя сигнапа управления 2. Вы ход блока 4 соединен со вторым входом формироватепя сигнапа управпения 2, а выход бпока 5 - с третьим входом формирователя сигнала .управления 2.

Система (фиг шим образом.

Еспи .сигнапы фазовых координат подверженных ограничению не достигли величин ограничений, то управляющий сигнап объекта 12, в соответствии с выражением (3) формируют путем спожения сигналов обратных связей с выходов блоков переменных коэффициентов 4 и 5. При этом значения коэффициентов усипения блоков 4 и 5 соответствуют начапьному значению сигнапа на выходе погического бпока 8. Коммутатор 9 находится в нулевом попожении, и, спедоватепьно, на его выходе отсутствует какое-пибо напряжение.

При достижении каким-пибо сигнапом фазовой координаты вепичины ограничения в логическом блоке 8 происходит фиксация достижения этим сигнапом вепичины ограничения и формируется команда на подкпючение соответствующего постоянного напряжения посредством коммутатора

9 на вход формироватепя сигнапа управления 2 и одновременно на соответствуюшее изменение коэффициентов усипения блоков 4 и 5. Вепичина постоянного на.пряжения, подаваемого с источника 10 (ипи

11) с помощью коммутатора 9, выбор по ожитепьного 10 ипи отрицатепьного 11 источника напряжения и вепичины коэффициентов усиления бпоков 4 и 5 опредепяются в соответствии с выражением (4).

При поспедуюших достижениях сигнапами других фазовых координат величин ограничений происходит их фиксация в погическом блоке 8, на выходе которого вырабатывается управпяюший сигнап, соответствующий конкретной ситуации, по ко торому осуществляется изменение величин сигнапов обратных связей системы в со ответствии с выражением (4) путем соот; ветствуюшего изменения коэффициентов усипения в блоках 4 и 5 и величины по стоянного напряжения. Коэффициенты . К ...k"„,„(4) определяются видом конкрет ной сит гации. е

Система (фиг. 3) работает спедуюшим образом.

Еспи сигнал скорости изменения сигнала управпения не достиг вепичины ограничения, то величина сигнапа на выходе дифференциатора устройства 7 меньше вепичины эоны нечувствитепьности логического бпока 8..Следоватепьно, сигнап на выходе погического бпока 8 отсутствует. При этом трехпозипионный коммутатор 9 и двухпозиционный коммутатор 6

954 находятся в исходном положении, при котором выходы блока датчиков 3 соединены с входом формирователя сигнала управления 2 через усилитель 13, а сигнал на выходЕ трехпоэиционного коммутатора 5

9 отсутствует.

Это соответствует выражению (3), где коэффициенты;К;q.° .. . kg усиления в усилителе 13 выбираются равными значениями по соответствующим сигналам фа- о эовых координат. При достижении сигналом скорости изменения сигнала управления величины ограничения на выходе логического блока 8 типа эона нечувствительности появляется сигнал, ло кото- 15 рому срабатывают коммутаторы 6 и 9.

При этом в соответствии с выражением (4) происходит изменение величин сигналов обратных связей путем подключения выхода коммутатора 6 к выходу усилите- 20 ля 14. Значение коэффициентов усиления усилителя 14 определяется на уравнения (4)..

Кроме того, на вход формирователя сигнала управления 2 подается дополни- 25 тельный сигнал от одного из источников постоянного напряжения 10 (или 11) в зависимости от конкретных условий.

Причем значение и знак постоянного напряжения на выходе коммутатора 9 on- gg редепяются из выражения (4).

Указанные выше отдичитепьные особен. ности предлагаемого технического решения позволяют добиться расширение области устойчивости системы примерно .на

30%, повышения ее точности примерно на 25%, и повышения быстродействия при933 8 ! мерно на 4% по сравнению с базовой системой.

Формула изобретения

Система регулирования, содержащая логический блок, вход которого соединен с первым выходом объекта регулирования, а выход — с управляющим входом коммутатора, первый и второй сигнальные входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго источников постоянного напряжения, а выход — к первому входу формирователя сигнала управления, выход которого соединен с входом объекта регулирования, о т и и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения области устойчивости и повышения точности и быстродействия системы, в ней дополнительно установлены первый и второй блоки переменных коэффициентов, сигнальные входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами объекта регулирования, управляющие

BxoAbI — с выходом логического блока, а выходы соответственно с вторым и третьим входами формирователя сигнала управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 334551, кл. Cj 05 В 13/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 754360, кл. Cj 05 В 13/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 557349, кл. G 05 В 11/01, 1975 (прототип).

954933

Фиг.? фиг. 3

Составитель Г. Нефедова

Редактор Е. Кинив Техред Т.Маточка Корректор М. Шароши

Заказ 6431/47 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