Релейная система управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид- ву— (22) Заявлено 170430 (21) 2911276/18-24 (511М. Кд.з с присоединением заявки М (23) Приоритет—

6 05 В 13/02

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий

Опубликовано 3009.82. Бюллетень Мо 36 153) УДК62 50 (088.8) Дата опубликования описания 300982 (72) Автор. изобретения

В. Н.Мельников (71) Заявитель (54) РЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и может найти применение в системах управления стабилизацией углового движения инерционных объектов.

Известные устройства содержат трехпозиционный релейный элемент с гарантированной зоной нечувствительности !:13.

Однако точность систем угловой стабилизации с такими регуляторами недостаточно высока.

Наиболее близким к предлагаемому является релейный регулятор, содержащий первый нелинейный усилитель, корректирующий блок, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с-выходом блока рассогласования, а выход соединен с первым входом второго нелинейного усилителя, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертора напряжения, а выход — с входом корректирующего блока, блок формирования порогового сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго нелинейного усилителя, последовательно соединенные усилитель-преобразователь, исполнительный орган, инерционный объект, З0 вйход которого связан с блоком рассогласования, в состав релейного регулятора также входит второй блок формирования порогового сигнала f23

При наличии помех в известном устройстве возможна потеря управляемости вследствие нарушения соотношений уровней пороговых сигналов, а также невысокая точность работы системы, обусловленная необходимостью введения гарантированной зоны нечувствительности

Цель изобретения — повышение точности и помехоэащищенности системы управления.

Поставленная цель достигается введением двух элементов И и двух элементов НЕ, причем выход блока рассогласования соединен с первым входом первого нелинейного усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока формирования порогового сигнала, а выход с входом первого элемента НЕ и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго нелинейного усилителя и входом второго элемента

НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом пер962850 вого элемента НЕ, а выход — с вторым входом второго сумматора и первым входом усилителя-преобразователя, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и входом инвертора напряжения. 5

На фиг.1 представлена структурная схема системы угловой стабили !!ации инерционного объекта, на фиг.2 а-е показана последовательность формирования предельного цикла автоколеба- 10 ний объекта при реализации системы.

Схема включает в себя блок рассогласования 1, блок 2 формирования порогового сигнала, первый сумматор 3, первый и второй нелинейные усилители

4 и 5, первый и второй элемент HE б и 7, первый и второй элемент И 8 и 9, корректирующий блок 10, второй сумматор 11, инвертор 12 напряжения, усилитель-преобразователь 13, исполнительный орган-14, инерционный объект 15.

Система работает следующим образом.

Уровень порогового сигнала, формируемого блоком 2, отображается на фазовой плоскости (в координатах

"угол ", "угловая скорость") линиями переключения 1-1 для первого нелинейного усилителя и Il-!1 для второго нелинейного усилителя. Так как на входы первого 4 и второго 5 нелинейных усилителей поступает один и тот же пороговый. сигнал с выхода блока 2,то линии включения I и 11 (правее которых формируются сигналы U4 =1 и 35

05=1) и линии и 1! (левее которых формируются сигналы 01 — — 0 и U5 = 0 ) при нулевом значении корректирующего сигнала U o на выходе блока 10 совпадают: c 11 и I с 11. 40

Разность между угловыми положениями объекта, соответствующими этим линиям., равна величине гистерезиса

-6! =6 --e;,. Формирование увеличи- 45

I Т !1 вающегося (уменьшающегося) корректирующего сигнала с блока 10 и его суммирование с позицйонным сигналом датчика 1 отображается на фазовой плоскости движением линий 11--11 влево (вправо) вдоль оси абсцисс О, Пусть в начальный момент угол и угловая скорость объекта отображается нф фазовой плоскости точкой 1 (фиг.2а). Так как сигнал угла U u скорректированный сигнал U больше порогового сигнала U, то формируются U =05=1 и на выходах элементов И

8 и 9 U8"1, Ug =0. Следовательно, формируется управляющий момент, вызыва- 60 ющий отрицательное угловое ускорение объекта, изображающая точка двигается по параболической траектории 1-2-3 (фиг.2 а,б,в). Одновременно на выходе сумматора 11 формируется U«=-1 и 6S на выходе корректирующего блока, выполненного, например, апериодического звена — уменьшающийся сигнал, что эквивалентно смещению линий 11-11 вправо в виде относительно линий 1-1.

В точке 3 (фиг.2в) скорректированный сигнал U> становится меньше порогового, т.е. U =O, но позиционный сигнал по-прежнему больше порогового элемента (линия 1-1 все в емя неподвижна),поэтому на выходе И 8 сигнал

U< =О, на выходах элементов HE б и 7

06 =0, U„= 1,тогда на выходе элемента

И 9 09 =0 и управляющее воздействие изменяется на малое или нулевого уровня и изображающая точка двигается ?ro траектории 3-4 (фиг.2г). Одновременно на выходе. сумматора 11

U„„ =О и амплитуда корректирующего

1сйгнала на выходе блока 10 начинает уменьшаться (подобно разряду конденсатора), что эквивалентно смещению линий II — 11 влево к исходному положению, совпадающему с положением линий I — I. В точке 4 (фиг.2г) позиционный сигнал становится меньше порогового и сигнал U =О. Так как и

0 =0, то элементом И 8 формируется

08=0, а схемой И 9 — Ug=1 (поскольку на выходах элементов НЕ б и 7 сигналы 06 =Up=I). По сигналу Ug=1 к объекту прикладывается управляющий момент, вызывающий его положительное ускорение, изображающая точка двигается по траектории 4-5 (фиг.2д). На выходе сумматора 11 при этом сигнал

011 — 1 и блоком 10 коррекции формируется увеличивающийся сигнал, т.е. линии 11-1 1 перемещаются влево относительно линий 1-1 B точке 5 (фиг.2д) скорректированный сигнал U вновь становится больше порогового и формируется сигнал U =1. Так как позиционный сигнал по-прежнему меньше порогового, то 04=0, "-ледовательно, 08=09=0. Управляющий момент изменяется йа малый или нулевого уровня, изображающая точка перемещается по траектории 5-6 (фиг.2е), сигнал О„„ =О и амплитуда корректирующего сигнала начинает уменьшаться, что эквивалентно движению линии II-II вправо к линиям 1-1.

В точкеоб позиционный сигнал становится больше порогового и формируется О =1, при этом на выходе релейного усилителя 5 сигнал Up=1. Тогда на выходах элементов И 8 и 9 сигналы

08=1 и Ug =О. Формируется управляющий момент, вызывающий отрицательное угловое ускорение объекта, изображающая точка перемещается по траектории .6-1-2-3 (фиг.2е,а,б,в) формируется уменьшающийся корректирующий сигнал и линии II-II двигаются вправо от линий 1-1. Далее цикл управления. повторяется в вышеописанной последовательности . Такое построение системы угловой стабилизации позволяет ис962850 ключить возможность формирования противоречащих друг другу управляющих сигналов на входах усилителя-преобразователя исполнительных органов,т.е. повышается помехозащищенность, повысить точность стабилизации объекта, за счет исключения составляющих ошибки системы, вызванных зоной нечувствительности (в предлагаемом устройстве эона нечувствительности— нулевая) и отклонение величины первого и второго пороговых сигналов от номинального значения (в техническом решении только один пороговый сигнал) °

Формула изобретения

Релейная система управления, содержащая первый нелинейный усилитель, корректирующий блок, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока рассогласования, а выход соединен с первым входом второго нелинейного усилителя, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертора напряжения, а выход — с входом корректирующего блока, блок формирования порогового сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго нелинейного усилителя, последовательно соединенные усилитель-преобразователь, исполнительный орган, инерционный объект, выход которого связ ан с блоком рассогласования, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения точности и помехозащищенности системы управления, она содержит два эле5 мента И и два элемента НЕ, причем выход блока рассогласования соединен с первым входом первого нелинейного усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока формирования

10 порогового сигнала, а выход — с входом первого элемента НЕ и первым входом первого элемента И, второй вхоп которого соединен- с выходом второго нелинейного усилителя и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход — с вторым входом второго сумматора и первым входом усилителя-преобразователя, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И и входом инвертора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андронов И.М. и др. Система управления положением спутника "Метеор", Сб."Управление в пространстве", т.1, M., "Наука", 1975.

2. Хагес В. Проектирование прецизионной струйной системы управления положением космического аппарата.

Сб. "Управление в пространстве", т.1, М., "Наука", 1973 (прототип).

0 EI

Составитель Г.Нефедова

Редактор В.Пилипенко Техред Л.Пекарь

Корректор В. Бутяга

Заказ 7507/64 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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