Непрерывный привод

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву N 487374 (22) Заявлено 02. 03. 81 (21) 3252842/18-24 с присоелиненнем заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07. 10.82. Бюллетень М 37! >i!964572 (51)М. Кл.

G 05 В 5/01

1всударствснкый каинтет

СССР (53) УДК 621.52 (088. 8) ао делаи нзобретеннй н открытий

Дата опубликования описания 07. 10.82

1 .:)() )

), c.. .:li)T !

l, ) 1

1, .- Ф,\ Jt fi а-;-.

Щ,) (72) Авторы изобретения

А. В. Портнов и 6. С. Сорокин (71) Заявитель (54) НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРИВОД

Изобретение относится к нелиней ным системам автоматического управления.

По основному авт. св. h" 487374 известен непрерывный привод, содержа5 щий усилитель, последовательно соеди- . ненные силовой механизм с ограничением и блок обратной связи, выход которого соединен с первым входом усиJ лителя, последовательнб соединенные модель усилителя, модель силового механизма без ограничения и модель блока обратной связи, выход которой соединен с первым входом модели усилителя, второй вход которой соединен с со вторым входом усилителя, последовательно соединенные фиксатор ограничения и блок временной коммутации, причем вход фиксатора ограничения со". единен с выходом силового механизма с ограничением, первыи вход которого череэ раэмыкаюшие контакты блока врем. чч<>й коммутации подключен к выходу усилителя, а второй вход через замыкающие контакты блока временной коммутации - к выходу модели усилите. ля (1 J.

Однако при заданных параметрах объекта управления и привода модель привода, состоящая из модели усилителя, модели силового механизма без ограничения и модели блока обратной связи, не оказывает влияние на процесс управления при сигналах возмущения и управления, действующих на объект управления, не вызывающих ограничение выходного сигнала привода, и не может улучшить качество регулирования. При больших входных воздействиях, когда выходной сигнал привода начинает ограничиваться, а амплитуда и частота собственных колебаний объекта управления изменяются, время отпускания блока временной комму тации остается постоянным на протяжении всего времени работы привода, 9645 что приводит к ухудшению динамики привода за счет увеличения перерегулирования и уменьшения пределов изменения входных воздействий и может при определенных величинах входных

5 воздействий. вызвать нарушение режима нормального функционирования сис. темы автоматического управления.

Цель изобретения - уменьшение перерегулирования и времени переходного !0 процесса и расширение пределов изменения входного воздействия. привода.

Поставленная цель достигается тем, что в приводе дополнительно установлен интегратор, первый вход которого сОединен с выходом модели силового механизма беэ ограничения и через размыкающие контакты блока временной коммутации - с выходом интегратора и вторым входом блока временной коммутации, а второй вход - с выходом блока временной коммутации, замыкающие контакты которого шунтированы, Благодаря постоянному подключению выхода модели усилителя к выходу у5 силового механизма с опраничением эта модель играет роль корректирующего устройства, которое позволяет существенно улучшить качество регулирования привода даже при отсутствии ограничения. В режиме ограни4ения модель привода, в которую входят мо" дель усилителя, модель силового механизма беэ ограничения и модель блока обратной связи, играет роль ос- новного контура привода потому, что выход усилителя отключен от входа силового механизма без ограничения и привод работает под действием выходного сигнала модели усилителя. Введе" ние интегратора в привод позволяет

40 изменять время его работы только под действием сигнала с выхода модели усилителя пропорционально измене.нию амплитуды и периода свободных колебании объекта управления, что зна45 чительно улучшает динамические характеристики привода за счет уменьшения перерегулирования и, что особенно важно, при управлении структурно-неустойчивыми объектами управления. Это время равно интервалу времени начало которого определяется моментом срабатывания фиксатора ограничения, а конец - временем окончания разряда интегратора при смене знака

$5 сигнала У =Х „, + 00 на противоположнь й, где Х ь,, „„ -сигнал с выхода

72 4 модели силового механизма 0 - зна> о чение постоянного напряжения, равное по величине и противоположное по :. знаку величине сигнала, снимаемого с выхода привода в момент ограничения и соответствующего ХВ =Х

Вых Вых.макс

На фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого привода; на.фиг. 2 - принципиальная электрическая схема привода; на фиг, 3 - осциллограммы с видами изменения выходных сигналов известного и пред- . лагаемого приводов при различных входных сигналам.

Привод содержит усилитель 1, силовой механизм 2 с ограничением, блок 3 обратной связи, фиксатор 4 ограничения, блок 5 временной коммута ции, модель усилителя 6, модель силового механизма без ограничения 7,. модель блока обратной связи 8, первые раэмыкающие 9, замыкающие ,10 и вторые размыкающие 11 контакты блока 5 временной коммутации, интегратор !2, неустойчивый объект

13 управления, операционные усилители 14-20, интегрирующие операционные усилители 21 -25, операционный усилитель 26, реализующий характеристику "Ограничение", первое 27 и второе 28 реле, резисторы 29-50, нелинейное сопротивление 51, переключающие контакты 52, и реле 27, источник 53 постоянного сигнала.

Х „- входное воздействие .привода, X>üê вы"од"ои с" гнал "ривода Хвх возмущающее воздействие объекта. управления 13, Х „, -выходной сигнал модели силового механизма без ограничения 7.

Предлагаемый привод работает слецующим образом.

На вторые входы усилителя 1 и модели усилителя 6 подается входное воздействие Х > В усилителе 1 входное воздействие сравнивается с сигналом с выхода датчика 3 обратной связи и сформированный в усилителе 1 сигнал рассогласования через раэмыкающие контакты 9 поступает на первый вход силового механизма 2. Выходнои сигнал ХВь силового механизма 2 поступает на вход блока 3 обратной связи и фиксатора 4 ограничеФ ния, В модели усилителя 6 входное воздействие Х8 сравнивается с выходным сигналом модели датчика 8 обратной: связи, и сформированный в мо"

96457

% дели усилителя 6 сигнал рассогласова«, ния постоянно поступает на вход модели силового механизма 7 и через за. шунтированные замыкающие контакты 10. на второй вход силового .механизма 2.

Выходной сигнал модели силового механизма 7 поступает на вход модели 8 обратной связи и первый вход интегратора 12.

1О Если возмущающее воздействие объекта 13 управления (Фиг. 2)Xsx Xüõ,1ìàêt, где х х м „с-величина входного сигна-, ьх1макс ла привода,соответствующая выходному сигналу привода при котором привод входит в ограничение), то силовой механизм 2 не входит в состояние ограничения и фиксатор 4 ограничения находится в исходном состоянии. 8 этом, случае сигнал с выхода фиксатора 4

20 ограничения не поступает на первый вход блока временной коммутации, который остается в исходном состоянии.

Контакты 9 при этом замкнуты и сиг23 нал с выхода усилителя 1 беспрепятственно проходит на первый вход силового механизма 2. Контакты 11 шунтируют интегратор 12, и выходной сигнал модели силового механизма 7 беспрепятственно проходит на второй вход блока 5 временной коммутации,! выходS ! ной сигнал которого íà BTopoN вход интегратора 12 не поступает. Из осциллограммы (фиг. 3 и 4) видно, что перерегулирование в предлагаемом приводе при указанных условиях гораздо меньше, чем в известном при одном и том же уровне ограничения.

Осциллограммы на фиг. 5 и 6 иллю- 40 стрируют работу соответственно известного и предлагаемого приводов при

I 1 I

Условии что i,lX !! о«<Х х(X>x т.е. в случае неустойчивого процесса .! - 1

45 регулирования, Где ° X>> МОкс вОзмущающее !

К1 воздействие объекта управления, соответствующее выходному сигналу привода, при котором срабатывает фиксатор 4.

56

При достижении возмущающим воздействием объекта управления величины Х = " макс на вход привода поступаех ьх1 .е т такой сигнал Х, что силовой мех

П и ханизм 2 входит в ограничение. ри этом срабатывает фиксатор 4 ограничения и подает сигнал на первый вход блока 5 временной коммутации. Блок

2 6

5 размыкает контакты 9 и отклюйвет первый вход силового механизма 2 от выхода усилителя 1, размыкает контакты 10, отключает выход модели силового механизма 7.от первого входа блока 5 временной коммутации и подключает к первому входу интегратора

12 (т.е. расшунтирует интегратор 11), подает на второй вход интегратора постоянное напряжение О, . Интегратор

12 начинает интегрировать величину сигнала У-"ХВ !Х „„+U Начиная с этого момента времени выходной сигнал силового механизма 2 с ограничением изменяется под действием сигнала с модели усилителя, что улучшает дина,мику системы управления и обеспечивает устойчивый процесс управления.!

Осциллограммы на фиг, 7 и 8 иллюстрируют работу соответственно известного и предлагаемого приводов прн

<Х < !1Х условии что Xg!! м!„!pc< 5х(< !,х мОкс !.

Через отрезок времени t, начало которого определяется моментом срабатывания фиксатора 4 ограничения, а конец - временем разряда интегратора сигналом У при смене его знака . на противоположный, блок 5 временной коммутации по сигналу с выхода интегратора 12, поступающему на его второй вход, возвращается в исходное состояние. Контакты 9 замыкаются и подключают выход усилителя 1 ко входу силового механизма 2. Контакты 12 замыкаются и отключают выход модели силового механизма 8 от первого входа интегратора и подключает его ко второму входу блока 5 временной коммутации, который прекращает подачу сигнала на второй вход интегратора

l2. Интервал времени tk- будет изменяться в зависимости от изменения амплитуды и чаСтоты сигнала U»Ha входе привода, которые определяются действующими на объект управления

13 внешними и параметрическими возмущениями, т.е. в конечном счете определяется временем заряда и разряда интегратора 12,что позволяет улучшить динамику системы управление при наличии возмущения. Таким образом, в предлагаемом приводе реализуется самонастройка по отношению к величине с„, в то время как в известном приводе t< выбирается из условия ск Т, где Т - период сво7 964572 8 бодных колебаний сйстемы управления, обеспечить устойчивый процесс управпричем изменение периода Т собстввн- ления, что приводят в свою очередь, ных колебаний и амплитуды входного к экономии энергии для управления сигнала привода может, привести к не- примерно на 803 и к облегчению конустойчивому процессу управления. Ос- 5 струкции системы управления примерно циллограмма на фиг. 9 демонстрирует на 403. Приведенные выводы и данные неустойчивый процесс управления в из1 подтверждаются проведенными исслевестном приводе, когда t

Непрерывный привод по авт. св. чии интегратора 12. Известный и пред лагаемыи пРивоДы Ра отают в о 1 " и тем, что, с целью уменьшения величилагаемый и иво ы работают в одних и 15 тех же условиях при Хзх>1,2 Хб тмсвЫ ны. перерегулирования и времени переУказанные отличительные особенно- ходного процесса и расширения предести позволяют примерно в три раза,лов изменения входных воздействий уменьшить величину перервгулирования. привода, в нем дополнительно .установи время переходного процесса и эа, лен интегратор, первый вход которого счет этого улучшить качество регули" соединен с выходом модели силового рования при заданной структуре объ-, механизма без ограничения и через екта управления и непрерывного при- . размыкающие контакты блока временной вода; примерно на 203 увеличить пре- коммутации - с выходом интегратора и

25 делы изменения входных воздействий вторым входом блока .временной коми за счет этого использовать привод мутации, а второй вход - с выходом в условиях действия больших возму- блока временной коммутации, замыкаю" щений при заданных входных воэдейст- щие контакты которого шунтированы. виях, структурах объекта управления . Источники информации, и предлагаемого привода, примерно . принятые во внимание. при экспертизе на 303 уменьшить величину ограничв- 1. Авторское свидетельство СССР ния и эа счет этого уменьшить вели- Ф 487374, кл. G 05 8 5/Ol, 1973 чину выходного сигнала Хвь,хпривода,. (прототип).

964572

Составитель Г. Нефедова

Техред И.Гайду Корректор Н. Король

Редактор П. Коссей

Заказ 7627/26

Тираж 914 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ПОП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4