Система управления Советский патент 1985 года по МПК G05B11/01 

J Изобретение относится к автома-тиэнрованному электроприводу и может использоваться для управления технологическими процессами. Известна система автоматического управления, вьтолненная по принципу подчиненного регулирования параметров исполнительного электродвигателя 1 . Системы подобного типа выполняют ся на базе последовательно включенных регуляторов, каяадый из которых осуществляет регулирование определе ного параметра объекта управления. Регуляторы реализуются на основе линейных интегральных операционных усилителей с непосредственной межка кадной связью. Однако известная система имеет низкую надежность из-за недостаточно высокой помехоустойчивости линей ных операционных усилителей. Наиболее близкой к предлагаемой является система, состоящая из последовательно включенных регуляторов, выполненных на основе развертывающих операционных усилителей. Развертывающие усилители представляют собой автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией, реализованную на базе последовательно включенных сумматора, интегратора и релейного элемента с симметричными относитель но нулевого уровня порогами переключения и неинвертирующей петлей гистерезиса. При этом выход релейного элемента является выходом усилителя и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого сое динен с источником сигнала управления . Известная система содержит также демодуляторы, входы которых подключены к выходу интегратора соответствующего усилителя, а выходы соединены с входом логического элемента И, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента, включенного между выходом системы и входом исполнительного ме ханизма 2 В известной системе используются развертывающие усилители с двухтактной частотно-широтно-импульсной модуляцией, когда выходной сигнал представляет собой биполярные импульсы без интервалов паузы меж782ду моментами времени формирования импульсов положительно и отрицательной полярности. Данный фактор является ограничением на пути повьшения мощности вьпсодного сигнала развертывающего усилителя, так как с ростом мощности усилителя при достаточно высокой частрте его автоколебаний (10 - 10 Гц) через выходной каскад развертывающего усилителя начинают протекать сквозные токи короткого замыкания, что влечет за собой ухудшение энергетических показателей САУ, а в ряде сл чаев может привести к выходу из строя усилителей и системы управления в целом. Таким образом, известная САУ имеет низкую надежность. С другой стороны, повьппение мощности выходного информативного сигнала РОУ необходимо с позиций улучшения помехозащищенности системы, так как в этом случае регуляторы системы управления могут выполняться с применением низкоомных сопротивлений на входе и в. цепи обратной связи. В результате относительный уровень мощности сигнала помехи снижается, что вызывает повьщ1ение помехозащищенности отдельных регуляторов и системы управления в целом. Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенности системы управления. Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую датчик скорости исполнительного механизма , последовательно включенные задатчик интенсивности, первый сумматор, первый интегратор, первый релейньй элемент, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно включенные первый ключевой элемент с зоной нечувствительности, первый демодулирующий фильтр, второй сумматор, второй интегратор, второй релейный элемент выход которого подключен к второму входу второго .сумматора, последовательно включенные второй ключевой элемент с зоной нечувствительности, второй де-; модулирующий 4мльтр, вентильный преобраэователь, исполнительный механизм, датчик тока исполнительного механизма, выход которого соединен с третьим входом второго / сумматора, выход датчика скорости

3

исполнительного механизма подключен к третьему входу первого сумматора, введены третий и четвертый сумматоры, третий и четвертый релейные элементы, выход первого интегратора через третий релейньй элемент подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого релейного элемента, а выход - с входом первого ключевого элемента, с зоной нечувствительности, выход второго интегратора через четвертый релейный элемент соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго релейного элемента, а выход - К входу второго ключевого элемента с зоной нечувствительности.

На чертеже схематически представлена предлагаемая система.

В состав системы входят первый 1 второй 3, третий 2, четвертый 4 сумматоры, первый 5 и второй 6 интеграторы, первый 7, второй 9, третий 8 и четвертый 10 релейные элементы, задатчик интенсивности 11, первый 12 и.второй 13 ключевые элементы с зоной нечувствительности, первьй 14 и второй 15 демодулируищие фильтры, вентильн1 преобразователь 16, исполнительный механизм 17, датчик тока 18 и датчик скорости t9.

Система работает следующим образом.

Задатчик интенсивности 11 определяет темп разгона и торможения исполнительного механизма 17.

Регулятор скорости, формирующий сигнал задания для регулятора тока и регулятор тока исполнительного механизма 17 выполнены на основе развертьтающих операционных усилителей, каждый из которых включает в себя звенья (1, 5, 7, 8, 2, 12) и (3, 6, 9, 10, 4, 13).

Фильтры 14 и 15 предназначены для выделения постоянной составляющей выходного сигнала развертывающего операционного усилителя.

Развертывающие операционные усилители cиcтe в l, в частности усилители на базе звеньев 1, 5, 7, В 2, 12 работают следующим образом.

Сумматор t, интегратор 5 и релейный элемент 7 в совокупности образуют автоколебательный каскап с 67578 ,.4

частотно-широтно-импульсной модуляцией.

Релейный элемент 7 имеет симметричные относительно нуля САУ пороги переключения +Ъ и нейнвертирующую петлю гистерезиса.

При отсутствии сигнала управления среднее значение выходных импульсов блока 7 равно кулю. ВЫТО ходной сигнал интегратора 5 имеет форму симметричной пилы, амплитуда которой ограничена величиной порогов переключения релейного элемента 7.

15 Наличие сигнала управления на одном из входов сумматора 1 вызывает измене.ние скважности выходныу импульсов релейного блока 7. В один из полупернодов автокрлеба20 НИИ темп изменения выходного сигнала интегратора 5 определяется разностью сигналов на входе сумматора 1 и выходе релейного элемента 7, а в другой полупериод ав5 тлколебаний - зависит от суммы этих сигналов. В результате постояйная составляющая вьосодных импульсов устанавливается пропорциональной величине сигнала управления.

Релейшэй элемент 8 имеет также симметричные относительно нуля САУ пороги переключения +В и неинвертирующую петлю гистерезиса, причем IB,J. Блок 8, как и релейн) элемент 7, управляется выходньт сигналом интегратора 5. Это вызывает формирование на выходе ре лейного элемента 8 импульсов, которые сдвинуты по фазе относительно вькодного сигнала релейного элемента 7.

С помощью звена 2 осуществляется суммирование выходных импульсов релейных элементов 7 и 8.

Ключевой элемент 12 является релейным элементом с зоной нечувствительности ±С.

о- ,

0 В интервале времени несовпадения знаков выходных импульсов релейных элементов 7 и 8 выходной сигнал сумматора 2 равен нулю, что обеспечивает нулевой уровень cw5 нала на выходе ключевого элемента 12.

Принцип действия развертьшаищего операционного усилителя, включающего звенья 3, 6, 9, 10, 4, 13, аналогичен рассмотренному.

Таким образом/ введение в систе му звеньев 2, 4, 8, 10 обеспечивает формирование интервала паузы, между моментами времени изменения знака импульсов на выходе развертывающего усилителя. При этом повышается надежность регуляторов и системы управления в целсм, так как исключается возможность протекания через выходные каскады звеньев 12, 13 (. 1) сквозтах токов короткого замыкания, которые возникают при изменении знака выходных импульсов развертывающих операционных усилителей.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержацая датчик скорости исполнительного механизмау последовательно включенные эадатчик интенсивности, п&рвыА сумматор, первый интегратор, первый релейнь элемент, выход которого подключен к второму входу перво го сумматора, последовательно включенные первь ключевой элемент с зоной нечувствительности, первый демодул1фуюций фильтр, второй сумматор, второй интегратор, второй релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго .сумматора, последовательно включенные второй ключевой элемент с зо ной нечувствительности, второй демодулируюций фильтр, вентйльный преобразователь, исполнительный механизм, датчик тока исполнительного механизма, выход которого соединён с третьим входсм второго сумматора, выход датчика скорости -исполнитель- ного механизма подключен к третьему входу первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и помехозаф - щенности системы управления, в нес. введены третий и четвертый cy№faторы, третий и четвертый релейные элементы, выход первого интегратора через третий релейный элемент подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого сое-, динен с выходсм первого релейного элемента, а .выход - с входом первого ключевого элемента с зоной нечувствительности, выход второго I интегратора через четверть релей93 н элемент соединен с первьм ,дом четвертого сумматора, второй ел вход которого подключен к выходу второго релейного элемента а выг СХ) ход - к входу второго ключевого элемента с зоной нечувствительности.