Регулирующее устройство Советский патент 1986 года по МПК G05B11/01 

имеющий задержку на срабатывание, и сигналы RS-триггеров усиливаются по второй элемент НЕ поступает на R- мощности и являются выходными сигнавходы обоих RS-триггеров, Выходные лами устройства. 2 ил.

1267354

Изобретение относится к области автоматического судовождения и может быть использовано для управления рулевыми приводами речных судов. В нем решается задача исключения дребезга исполнительного механизма. Эта задача решается следующим образом. На входы первого сумматора поступают сигналы с выходов задатчика, датчика курса и датчика показания регулирующего органа. Выходной сигнал первого сумматора поступает на вход первого порогового блока, а также вьшрямляется и посту,пает на первый вход второго сумматора, в котором сравнивается с линейно изменяющимся сигналом, частота кото,ррго зависит от величины вьшрямленного сигнала. Результат сравнения поступает на вход второго порогового блока, имеющего зону нечувствительности и с его выхода на первые входы обоих элементов И, на вторые входы которых поступает импульсный сигнал, частота которого равна частоте линейно изменяющегося сигнала. Выходной сигнал первого порогового блока через первый блок задержки, обладающий задержкой на срабатывание, поступаi ет на третий вход первого элемента И, вькодной сигнал которого подается (Л на S-вход первого RS-триггера. Выходной сигнал первого порогового блока через первый инвертор и второй блок задержки, обладакндий задержкой на срабатывание, поступает на третий вход второго элемента И, выходной сигнал которого подается на S-вход второго RS-триггера. Выходной сигнал второго порогового блока через третий блок задержки. Г-I

Изобретение относится к судовождению и может быть использовано для управления рулевыми приводами судов и другими нерегулируемыми по скорости исполнительными механизмами.

Цель изобретения - повьппеиие помехозащищенности устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, пояснякмцие принцип работы устройства.

На фигурах приняты следующие обозначения: первый сумматор 1; компаратор 2; первый элемент НЕ 3; второй и третий блоки 4 и 5 задержки; двухтактный детектор 6; генератор 7 линейно изменяющегося напряженияj второй сумматор 8; источник 9 опорного сигнала; компаратор 10; формировател 11 импульсов; первый блок 12 задержки; второй элемент НЕ 13; первьй и второй элементы И 14 и 15; первый и второй КЗ-триггеры 16 и 17; первый и второй усилители 18 и 19 мощности; первый и второй пороговые блоки 20 .и 21; общая шина 22; датчик 23 регулируемого параметра; исполнительный мехаггазм 24; датчик 25 положения регулирующего органа; регулирукяций орган (руль) 26; задатчик 27; особая зона 28 работы устройства; U - выхрдной сигнал i-ro блока (или элемента) ; f, - время задержки блоков 4 и 5 задержки; Г - время задержки блока 12 задержки; t ; - i-ый момент времени работы устройства.

Первый пороговый блок 20 содержит компаратор 2 и общую шину 22, а второй пороговый блок 21 содержит компаратор 10 и источник 9 опорного сигнала. Аналоговый двухполярньй сигнал на выходе первого сумматора соответствует величине и знаку сигнала рассогласования системы регулирования в которой используется данное устройство (не показана). Этот сигнал проходит по двум каналам данного

устройства: по каналу определения необходимости длительности и Частоты включений исполнительного механизма 24 и по каналу определения направ5 пения перемещения регулирующего органа 26 исполнительным механизмом 24. Основное влияние наработу первого из указанных каналов оказывают двухтактный детектор 6 и второй по0 роговый блок 21, а основное влияние на работу второго из указанных каналов оказывают первый пороговый блок 20, первый элемент НЕ 3 и первый и второй элементы И 14 и 15, Второй и

5 третий блоки 4 и 5 задержки, формирователь 11 импульсов, первый блок 12 задержки, второй элемент НЕ 13 и первый и второй RS-триггеры 16 и 17 предназначены в данном устройстве

20 для исключения дребезга и резкого реверса исполнительного механизма 24 а также для обеспечения минимальной длины импульса на перекладку-исполнительного органа объекта регулиро2 вания,

Данное устройство предназначено для совместной работы с реверсивным нерегулируемым по скорости исполнительным механизмом 24, Предполага-

30 ется, что наличие на выходе первого RS-триггера 16 выходного сигнала Ц 1 обеспечивает перемещение регулирующего органа (руля) 26 исполнительным механизмом 24 в одну сторо25 ну, а наличие на выходе второго RSтриггера 17 выходного сигнала U 1 в другую сторону.

Большинство речных судов имеет рулевые приводы, рассчитанные на ра40 боту именно в таком режиме, К ним также относятся рулевые приводы со

I ступенчатым регулированием скорости, Для управления курсом речного судна в автоматическом режиме вполне дос45 таточно одной, заранее установленной скорости перекладки регулирующего органа (руля) 26, т.е. скороети работы исполнительного механизма 24. Задатчик 27 может быть подключен к любому (как к прямому, так и к инверсному) входу первого сумматора 1

Устройство работает следующим образом.

Для наглядности последним работу данного устройства по диаграммам, иллюстрирукицим его работу и представленным на фиг. 2, в характерные моменты времени. На фиг. 2 сплошной штриховкой показаны зоны работы блоков 4,5,12 задержки, а косая штриховка показывает зону неопределенных значений для выходных сигналов первого порогового блока 24, первого элемента НЕ 3 и второго н третьего блоков 4 и 5 задержки. Зона неустойчивого состояния компаратора 10 на фиг. 2 заключена в окружность и обозначена позицией 28. В момент времени от tg до tj, когда сигнал рассогласования системы, в которой предполагается использовать данное устройство, отсутствует, выходной сигнал и, первого сумматора 1 равен нулю. Выходной сигнал Ug второго сумматора 8 больше выходного сигнала U, источника 9 опорного сигнала и выходной сигнал Uj, второго порогового блока 21 равен нулю. Выходные сигналы и,4 Uig первого и второго элементов И 14 и 15 равны нулю. Импульсов запуска первого и второго RS- триггеров 16 и 17 нет. Исполнительный механизм 24 не работает. Хотя выходной сигнал второго элемента НЕ 13 равен единице, а выходные сигналы и20 и и5 первого порогового блока 20 и первого элемента НЕ 3 имеют неопределенные значения, это не оказывает влияния на работу устройства.

В момент времени с, выходной сигнал и, первого сумматора 1 начинает расти. Выходной сигнал Uj первого порогового блока становится равным единице, а на выходе первого элемента НЕ 3 формируется выходной сигнал Uj, равный нулю. Спустя время задержки о, на выходах второго и третьего блоков 4 и 5 задержки формируются сигналы и, 1 и и 5 О.

В момент времени t выходной сигнал Ug второго сумматора 8 становится больше выходного сигнала U источника опорного сигнала, и на выходе второго порогового блока 21 формируется сигнал Uj, 1. Этот сигнал поступает на первый вход первого элемента И 14. Одновременно на выходе второго элемента НЕ 13 формируется сигнал U,j О, которьй разрешает запуск первого и вторпго RSтриггеров 14 и 15. После появления импульса на выходе формирователя импульсов 11 на выходе элемента И 14 формируется сигнал U, 1. Сигнал и,4 1 с выхода .первого элемента И 14 поступает на S-вход первого RSтриггера 16, меняя его состояние. На его выходе формируется сигнал

и,

первом усилителе 18 мощности и поступает на первый вход исполнительного механизма 24, вызывая перемещение регулирующего органа (руля) 26 в определенную сторону. Первый RSтриггер 16 остается включенным до

тех пор, пока выходной сигнал U,

второго элемента НЕ 13 равен нулю, т.е. до момента времени t, .

Пусть под действием изменяющегося в процессе работы исполнительного механизма 24 выходного сигнала Ujy датчика 25 положения регулирующего органа 26 выходной сигнал U первого сумматора 1 сначала приостанавливает свой рост, а затем начинает уменьшаться (т.е. система ре- гулирования переходит к согласованному состоянию). В момент времени выходной сигнал U, второго порогового блока 21 становится равным нулю, а в момент времени t,4 на выходе второго элемента НЕ 13 формируется сигнал и, 1. ПервьЛй RSтриггер 16 выключается, и исполнительный механизм 24 останавливается I

В момент времени t, выходной

сигнал U| первого сумматора становится равным нулю, а затем меняет свой знак, что соответствует перерегулированию системы. В период с момента времени t,y до момента вре« мени возникает ситуация, когда выходной сигнал Uj второго сумматора 8 npiwepHo равен выходному сигналу и источника опорного сигнала 9 и появляется неопределенный сигнал и2, на выходе второго пороговог блока 21 (дребезг). Однако, как следует из фиг. 1, импульсы от дребезга полностью проходят на R-BXOды RS-триггеров 16 и 17, что привоJUiT к их сбросу, а на S-входы RSтриггеров 16 и 17 импульсы могут поступить только при случайном совпадении во времени импульсов выходного сигнала U,, формирователя 11 импульсов, повторяющихся с заданной периодичностью, и импульсов дребез га Uj, ,формируемых на выходе второ го порогового блока 21, что маловероятно и не влияет на работу данног устройства, потому что оно редко повторяется. Таким образом, на границе зоны нечувствительности второго порогового блока 21 при появлени дребезга управляющие сигналы на входы исполнительного механизма 24 не поступают и он не работает, Кро,мв того, из диаграмм на фиг. 2 следует, что в момент времени tjy на выходе первого порогового блока 20 появляется сигнал U О, на выходе второго блока задержки 4 появляется сигнал U4 О, на выходе первого эл мента НЕ 3 появляется сигнал U а в момент времени t на выходе третьего блока 5 задержки появляетс сигнал Uj 1. В момент времени t, на выходе вт рого порогового блока 21 формируетс сигнал Uj, , который в момент времен t,g при появлении на выходе формиро вателя 11 импульсов импульсного сиг нала и„ запускает второй RS-тригге 17 через блок 12 задержки и второй элемент НЕ 13. Пусть в момент времени выход ной сигнал и, первого сумматора 1 и меняется скачком на значительную ве личину. Это возможно, например, при скачкообразном изменении выходного сигнала задатчика 27. При этом выходной сигнал U двухтактного детек тора 6 скачком проходит через нулевое значение. Выходной сигнал Uj, второго порогового блока 21 кратковременно принимает нулевое значение а на выходе второго злемента НЕ 13 кратковременно формируется cKFHaJt и,з 1, который возвращает второй RS-триггер 17 в исходное состояние. (рабатьшает первый пороговый блок 20 и на его выходе фб1)мруется сигнал Ujo 1 а на выходах первого гшемента НЕ 3 и третьего блока задержки формируются сигналы U - U5 0. Запуск первого RS-триггера 16 становится возможным только по исте чении времени задержки ь, второго 4 4 задержки, когда на его выходе формируется сигнал U 1 и на выходе формирователя 11 импульсов появляется импульсный сигнал U,, . Этому состоянию устройства соответствует момент времени t . В данном устройстве всегда обеспечивается вьщержка времени ci между повторными включениями исполнительного механизма 24 при его реверсе. Это необходимо для исключения резкого реверса исполнительного механизма 24, равно как и больпшх динамических нагрузок. В период от момента времени t до момента времени t j в устройстве осуществляется уменьшение выходного сигнала U, первого сумматора. На фиг. 2 показано, как данное устройство отрабатьшает сигнал рассогласования системы регулирования. Вначале, т.е. от момента времени tj до момента времени t, исполнительный механизм 24, включен постоянно что приводит к уменьшению сигнала рассогласования. Затем по мере уменьшения выходного сигнала U( первого сумматора 1 и уменьшения разницы между выходными сигналами U, U, второго сумматора 8 и источника 9 опорного сигнала периоды следования импульсного выходного сигнала U,, формирователя 11 импульсов увеличиваются, а скважность импульсного выходного сигнала Uj, второго порогового блока 21 уменьшается (см. периоды от момента времени t,, до момента времени t и от момента времени t до момента времени t на фиг. 2), т.е. включение исполнительного механизма 24 становится все реже и короче, что позволяет исключить перерегулирование системы, в которой применяется данное устройство. В эти периоды для данного устройства нередкими являются ситуации, когда выходной сигнал первого сумматора близок к нулю, что может вызвать кратковременные включения исполнительного механизма 24, настолько кратковременные, что инерционный исполнительный механизм 24 не успеет их отработать. Чтобы исключить такие ситуации в устройство введен первый блок 12 задержки, обеспечивающий минимально необходимую длительность импульсов сигнала управления исполнительным механизмом 24, обеспечивающих его срабатьтание при минималь