Устройство для поддержания устойчивых периодических процессов
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>962860 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 060281 (21) 3245291/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (511М. Кд.з
G 05 В 23/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 3009.82. Бюллетень № 36
Дата опубликования описани я 3 00932 (53) УДК 62. 50 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Н.К.Колесников, В.H Cìîëÿêîâ и А.В.Хлыбов (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ
ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Изобретение относится к автоматическому управлению техническими объектами, основным рабочим режимом которых является режим периодических колебаний.
Известно, что наличие периодических колебаний относительно высокой частоты по сравнению с изменением управляющего воздействия линеаризует характеристику нелинейного-элемента (НЭ) и среднее значение выходной величины становится пропорциональным медленно меняющемуся входному сигналу. При этом даже сложные нелинейности (гистерезис и зона нечувствительности) не оказывают влияния на среднее значение выходной величины. Gcoбенно важно это для систем, к которым предъявляются жесткие требования по точности регулирования.
Периодические процессы должны иметь здесь достаточно высокую частоту и малую амплитуду. Однако вариации параметров лйбо наличие внешних возмущений могут вывести систему из заданного режима периодических колебаний. Поэтому возникает необходимость в созданий устройства, которое поддерживало бы заданный режим периодических колебаний, и в то же время име-ЗО. ло достаточно простую аппаратную реализацию . (1 j.
Однако известное устройство для вывода системы управления из режима автоколебаний обладает невысоким быстродействием, так как требуется последовательный перебор корректирую-. щих программ с момента возникновения автоколебаний до их прекращения, имеет сложную аппаратурную реализацию и рассматривается применительно к нелинейным непрерывным системам. Одной из особенностей периодических процессов в нелинейных импульсных автоматических системах (HHAC) является то, что частоты возможныхколебаний (de находятся в целочисленном отношении с частотой квантования ма .
Известно устройство, где периодические процессы возможны, если фазочастотная характеристика (ФЧХ) систе 1JI мы на Фиксированных частотах ж „= (где ю и" и)ы Т, - относительная частота колебаний; N - относительный период колебания; То - период дискретности системы) будет заходить в область возможных значений коэффициен" та гармонической линеаризации 5»(a,V,.
N). Например, для нелинейности релей962860 ного типа эта область определяется усеченным сектором с углом раствора » Ы (фиг.1). Значения ФЧХ на
Я фиксированных частотах ш определяются путем нахождения угла сдвига 5 фаз «+ Ч между выходным и входным сигналами объекта регулирования (23 °
Цель изобретения — повышение быст- . родействия и расширение области применения устройства. 10
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные элементы И, формирователь, дешифратор, корректи,рующее устройство и регулятор выходом соединенный с объектом, выход которого подключен .к.второму входу регулятора, тактовый выход дешифратОРа подключен к генератору импульсов, выход элемента И через первые счетчик импульсов и преобразоВатель подключен к первому входу элемента И и через вторые счетчик импульсов и преобразователь — к второму входу элемента И, вторые вход и выход "Запрет" счетчиков импульсов соединены перекрестно между собой, введены задатчик угла сдвига фаз и последовательно соединенные измеритель сдвига фаз, блок сравнения, пороговое устройство, выходы которого подклю25
30 чены к третьему и четвертому входам элемента И, причем два входа изме" рителя сдвига фаз подключены к выходам соответственно объекта управления и регулятора, а второй вход блока сравнения подключен к задатчику угла сдвига фаз.
Принцип работы устройства основан на анализе частотной характеристики системы и обеспечении необходимой фаэовой коррекции путем выбора соответствующего корректирующего устройства (фиг.1).
На фиг.2 представлена структурная 45 схема устройства; на фиг.3 - диаграМмы работы устройства; на фиг..4 и 5 структура псевдолпнейного корректирующего устройства и графики, иллюстрирующие его работу. Устройство содержит объект 1, ре- гулятор 2, измеритель 3 сдвига фаз, блок 4 сравнения, задатчик 5 угла сдвига фаз, пороговое устройство б,, элемент И 7, счетчики 8 и 9 импульсов, преобразователи 10 и 11, формирователь 12, дешифратор 13, генератор 14 импульсов,. корректирующие устройства 15. Задатчик 5 угла сдвига фаз, счетчики 8 и 9 импульсов,преобразователи 10, 11 и формирователь 60
12 составляют устройство задания, а блок коррекции состоит иэ генератора 14 импульсов, дешифратора 1 3 и псевдолинейных корректирующих устройств 15 (фиг.4). 65
Устройством 5 задается угол, при котором в системе возникают периодические колебания с заданными значениями A„,tu,N. Устройство 3 определяет действительное значение 9и,. которое в (4 сравнивается с Ч . Если сигнал, пропорциональный их разности и знаку, превышает порог срабатывания h(+ ), то в зависимости от знака разности он поступает либо на пЕРвые входы верхнего, либо нижнего плеча схемы совпадения, на вторые входы которых поданы сигналы из 10 и 11, пропорциональные максимально допустимому фаэовому сдвигу (т.е. при дальнейшем увеличении Ч,, происходит срыв ! заданных периодических колебаний).
В зависимости от знака отклонения фазы ФЧХ системы на счетчики 8 и 9 импульсов поступают либо положительные, либо отрицательные импульсы. В исходном положении счетчики 8 и 9 импульсов находятся в нулевом состоянии.
Если первый пришедший импульс положительный, то в (8) записывается единица и выдается сигнал запрета записи на (9). При поступлении каждого последующего положительного импульса число, записанное в (8), увеличивается на единицу, а при поступлении отрицательного импульса— уменьшается на единицу. При возвращении счетчика 8 в нулевое положение со счетчика 9 снимается сигнал запрета записи. Если следующий импульс отрицательный, то в (9) записывается единица и выдается сигнал запрета записи на (8).
При поступлении каждого последующего отрицательного импульса число, записанное в ™ 9), увеличивается на единицу, а при поступлении положительного импульса — уменьшается на единицу.
Рассмотрим случай положительного ухода фазы периодического процесса (фиг. 3). При превышении U(,, сигнала
h(+) устройство 7 выдает импульс положительной полярности в счетчики
8, 9 импульсов и на формирующее устройство 12. В (8) записывается единица, выдается сигнал запрета записи на (9) и в (10) происходит удвоение величины h(+). Устройство 12 формирует импульсы определенной длительности и амплитуды и выдает их на дешифратор 13, который в зависимости от полярности и порядка поступления импульсов подключает генератор 14 импульсов к входу соответствующего псевдолинейного корректирующего устройства (15), обеспечивающего уменьшение фазы периодического процесса в системе на необходимую величину.
Выбор псевдолинейного корректирукщего устройства (ПКУ) основан на возможности практически независимого фор962860 мирования амплитудной и фазовой характеристик нелинейного корректирующего звена в широком диапазоне частот. На фиг.5 приведены графики, иллюстрирующие работу ПКУ. Задающий генератор 14 формирует синусоидаль ный сигнал с частотой, равной частоте периодического процесса в объекте 1 управления.
Если сигнал 06+ превысил сигнал
2h(+), тогда 7 выдает второй положительный импульс на 8, 9 и 12, В(10) происходит увеличение h(+) еще на одну ступень, а (13) подключает (14) к входу ПКУ, обеспечивающего большее воздействие на регулятор 2 с целью приведенйя фазы периодического процес са к требуемой. Предположим, что под воздействием корректировки уход фазы начинает уменьшаться. Когда сигнал U6, становится меньше 2И(+), устройство 7 выдает импульс отрицательной полярности. В (8) списывается одна единица и в (10) происходит уменьшение h(+) на одну ступень. В блоке 15 в работу включаетая предыдущее ПКУ. Если сигнал 06+ становится меньше h(+), тогда (7) выдает .еще один отрицательный импульс, по которому (8) приводится в нулевое состояние, снимается запрет записи с (9), в (10) происходит уменьшение
h(+) еще на одну ступень.
Работа устройства при отрицательном уходе фазы периодического про-цесса аналогична, при этом работают счетчик 9 импульсов и преобразующее устройство 11. A дешифратор 13 подключает генератор 14 импульсов по входу ПКУ, обеспечивающих джазовое опережение в системе.
Точность регулирования фазового сдвига объекта управления мОжно сделать достаточно высокой с помо- . щью соответствующей перенастройки системы управления.
Устройство позволяет автоматически поддерживать в НИС выбранный режим периодических колебаний с заданным запасом устойчивости по фазе, причем оно обладает более высоким быстродействием, что достигается выбором определенного ПКУ в зависимости от значения регулируемой величины )Li Формула изобретения Устройство для поддержания устойчивых периодических процессов, содержащее последовательно соединенные элемент И, формирователь, дешифратор, ! 5 корректирующее устройство и регулятор, выходом соединенный с объектом, выход которого подключен к второму входу регулятора, тактовый выход дешифратора подключен к генератору э0 импульсов, выход элемента И через первые счетчик импульсов и преобразователь подключен к первому входу элемента И и через вторые счетчик импульсов и преобразователь — к второму входу элемента И, вторые вход и выход "Запрет" счетчиков импульсов соединены перекрестно между собой, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, в него введены эадатчик угла сдвига фаэ и последовательно соединенные измеритель сдвига фаэ, блок сравнения, пороговое устройство, выходы которого подключены к третьему и четвертому 35 входам элемента И, прием два входа измерителя сдвига фаэ подключены к выходам соответственно объекта управления и регулятора, а второй вход блока сравнения подключен к эадатчи40 ку угла сдвига фаэ, Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР Р 628465, кл. G 05 В 23/00, 1976. 45 2. Бесекерский В.A.Цифровые автоматические системы. "Наука", 1976, с.472-477 (прототип). Составитель В.Грибова Редактор В.Пилипенко Техред С.Мигунова Корректор С. Шекмар Заказ 7509/65 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
