Нелинейное корректирующее устройство Советский патент 1983 года по МПК G05B5/01 

Изобретение относится к электрическим нелинейным корректирующим устройствам (НКУ) и может быть использовано в системах автоматического управления. Известны устройства, содержащие линейные частотнозависимые цепи ( апериодическое звено, дифференцирующее звено ) и нелинейные звенья, содержащие релейные элементы, блоки выделения модуля, блоки умножения Cl н 23. Основным недостатком подобных устройств является существенная зависимость амплитудных и фазовых час тотных характеристик от амплитуды вхбдного сигнала. Этого недостатка лишены псевдолинейные НКУ, Наиболее близким по технической. сущности к изобретению является спе циальное корректирующее, устройство в контуре отрицательной обратной связи, содержащее Линейную корректирующую цепь, где с возрастанием частоты коэффициент усиления падает .полярный дискриминатор, инвертор, первую и вторую переключающие схемы и суммирующую схему З . , Недостатком этого устройства является его невысокая надежность. На пример, при отказе первой переключающей схемы в выходном сигнале уст ройства появляются большие амплитуд ные и фазовые искажения, что приводит к значительному ухудшению корре тирующих свойств НКУ, при отказе полярного дискриминатора устройство не работает Целью изобретения является повышение надежности НКУ. Поставленная цель достигается тем, что в нелинейное корректирующее устройство (НКУ ), содержащее корректирующее звено, вход которого является входом устройства, а выход через соответствующие ключи соединен с первым и вторым входами сумматора, выход которого Является выходом устройства, введены два диода и релейный усилитель, вход которого соединен с входом корректи рующего звена, а выход - с анодом первого и катодом второго диодов, катод первого и анод второго диода соединены с управляющими входами со ответствующих ключей,выход корректирующего эвена соединен с третьим входом сумматора. На фиг. 1 изображено предлагаемо НКУ; на фиг, 2 - диаграммы его рабо ты, Устройство содержит корректирую щее звено 1 линейное, релейный усили тель 2,ключи 3 и 4/управляемые опера ционные с односторонней проводимост ;сумматор 5 , второй диод 6, первый д ;од 7,, Вход корректирующего звена 1 является входом НКУ, а выход соединенс сигнальными входами ключей 3 и 4 и третьим входом сумматора 5, выход которого является выходом НКУ. Вхсд релейного усилителя 2 соединен с входом НКУ, а выход - с катодом диода 6 и анодом диода 7. Управляющий вход ключа 3 соединен с анодом диода б, управляющий вход ключа 4 соединен с катодом диода 7, выходы ключей 3 и 4 соединены с первым и вторым входами сумматора. Отношение коэффициента передачи сумматора 5 по первому, и второму входу к коэффициенту передачи по третьему входу составляеч 2:1. У ключей коэффициент передачи по управляющим входам значительно больше коэффициента передачи по сигнальным входам. Поэтому независимо от знака и величины сигнала на выходе линейного коррек гирующего звена ключ 3 закрывается отрицательным управляющим сигналом, а ключ 4 - положительным управляющим сигналом. В то же время положительный управляющий сигнал не влияет на работу ключа 3 благодаря указанному включению диода .6, а отрицательный управляющий сигнал не влияет на работу ключа 4 -. благодаря указанному включению диода 7. . . Таким образом, ключ 3 открыт,когда сигнал с выхода корректирующего звена и управляющий сигнал синфазны и положительны, а ключ 4 открыт, когда указанные сигналы синфазны и отрицательны. НКУ работает следующим образом. При постоянном положительном входном сигнале ключ 4 закрыт, а ключЗ открыт. Сигнал с выходалинейного корректирующего звена инвертируется и проходит на выход ключа 3 и первый вход сумматора, а также напрямую поступает на третий вход сумматора. Сигнал на выходе НКУ отрицателен и равен по величине входному , , :При постоянном отрицательном входном сигнале работа устройства аналогична, только в -этом случае ключ 3, закрыт, а ключ 4 открыт, и сигнал на выходе НКУ положителен и равен по величине входному. Работа НКУ при синусоидальном вход ном сигнале иллюстрируется фиг. 2, где а- входной сигнал устройства.,б - выходной сигнал линейного корректирующего звена;в - выходной сигнал ключа 3/ г - выходной сигнал ключа 4;д - выходной сигнал НКУ; Ч - фазовый сдвиг, вносимый линейным к6рректир.ук)щим звеном, определяемый его параметрами и круговой частотой сигнала ы . Линейный .корректирующим звеном может быть, например, апериодическое звено, реализованное на onefSaционном усилителе с передаточной функцией л .

WlPb

1+Т„

Релейный усилитель представляет 5 собой разомкнутый неинвертирующий операционный усилитель. Выходное напряжение релейного.усилителя изменяется в зависимости от знака вход ного сигнала отЮ

АО-и

f-U

гпых

man

Так как НКУ предназначено для работы в системах автоматического 5 управления, товажными показателями являются коэффициент передачи устройства и фазовый сдвиг, вносимый устройством на частоте сигнала. Чтобы определить эти параметры, необ- ходимо знать амплитуду и фазовый сдвиг первой гармоники выходного сигнала НКУ относительно входного сигнала НКУ. Для определения амплитуд-; ной и фазовой характеристик выходнойсигнсш НКУ1наф.иг. 2) разлагается в ряд Фурье и для первой гармоники находятся коэффициенты а,, и Ъ., по формулам Эйлера-Фурье. Коэффициенты о(/| н являются функциями, кру- говой частоты сигнала и фазового 30 сдвига VI поэтому с мплитудную и фазовую характеристики предлагаемого

НКУ .можно определить в виде

как

« Ч(и)Г Л (ю)я c«rct4j Дц(и,)

А(и)). «/(ioj3i-b(u)) ,

гдеА {и/1- амплитудная чаЬтотная харатеристика линейной коррекJ тирующей цепи; tf(uj)- фазовая частотная характеристика Линейной корректирующей цепи.

Погрешности, вносимые предлагаеi мым НКУ в случае отказа одного операционного ключа, значительно меньше погрешностей , вносимых прототипом при отказе первой переключающей схемы. .. При отказе полярного дискриминатора, т.е. при отсутствии сигнало управления, прототип не работает; что приводит к полному отсутствию корректирующей цепи в системе автоматического управления. Предлагаемое НКУ при отказе релейного усилителя работаеткак линейное корректирующее устройство системы автоматического управления с передаточ.ной функцией линейного корректирующего звена.Следовательно,надежность предлагаемого НКУ значительно выше надeжнoJCти известного устройства,

НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО содержащее корректирующее звено, вход которого является входом устройства, а выход через соответствующие ключи соединен с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены два диода и .:релейный усилитель, вход которого соединен с входом корректирующего звена, а выход с анодом первого, и катодом второго , диодов, катод перво1 о и анод второгб диода соединены с управляницими входами соответствующих ключей, выход корректирующего звена соединен с третьим входом сумматора. (Л с ю ф со 4

Д

/