Регулятор Советский патент 1988 года по МПК G05B11/01 

01/fj

Изобретение относитЪя к автоматическому регулирован1 йо и может бьп ь применено в системах, исйользующих в качестве исполнительных устройств электрические исполнительнйе механизмы постоянной скорости

Цель изобретения - повышение точности регулирования.

На фиг.1 представлена блок-схема ;регулятора; на фигв2 - статическая Ьсарактеристика двухпорогового компа- атора на фиг,3 - временные диаграммы, характериззпощие работу регу- пятора,.

Блок-схема регулятора (фиг,), рключает линейное звено 1, генератор 2 синхронизирующих импульсов, амп- Нитудно-импульсный модулятор (АИМ) 3

Интегратор 4 со сбросом, аналоговый люч 5, широтно-импульсный модулятор (ШЙМ) 65 исполнительный механизм 7, дифференциатор 8, двухпороговый компаратор 9 и линию 10 задержки,

Статическая характеристика двухпо рогового компаратора 9 () представляет собой зависимость выходного :игнала qi кпмпаратора от входного |:игнапа F(t).

I Регулятор работает следующим об- ,

Генератор 2 синхронизирующих импульсов вьфабатывает прямоугольные Импульсы с частотой и длительностью t . Эти импульсы синхронизируют работу АИМ 3 и ЮИМ 6.

Сигнал на выходе АИМ 3 формируется по алгоритму

г {..i.M при « О при tH-«- t t t«., ,

где ,j(t) - выходной сигнал АШ 3

в дискретные моменты вре-.

мени

Cf(t) - выходной сигнал линейного звена 1.

Интегратор 4 со сбросом имeet следующую характеристику;

F(t) « 1 |- ( F(t)dt при q; и,J I te -О при q , - и, ,

где F(t) - выходной сигнал интегратора J

t - момент времени последнего сброса интегратора;

o

5

0

II, - амплитуда сигнала сброса-, Тц - постоянная интегрирования.

Постоянная интегрирования интегратора со сбросом 4 устанавливается равной длительности синхронизирующих импульсов, т.е. Т, .

Это обеспечивает изменение напряжения на выходе интегратора 4 со сбросом за время импульса на величину амплитуды модулированного сигнала F(t).

Таким образом, АИМ 3 и интегратор 4 со сбросом, включенные последовательно, осзпцествляют алгебраическое суммирование значений сигнала tfCt,) в дискретные моменты времени t.

Сигнал с выхода интегратора со сбросом поступает на сигнальный вход аналогового ключа 5, работа которого определяется характеристикой

fFCt) при q р О при q

и, ;

О,

Где F(t) - сигнал на выходе аналогового ключа 5

F{t) - сигнал на выходе аналогового ключа 5} Чр - управляющий сигнал; 1/ -- амплитуда управляющего

сигнала.

Сигнал с выхода интегратора 4 со сбросом подается также на вход двухпорогового компаратора 9. Величина U является верхним порогом срабатывания, а величина П - нижним порогом срабатывания компаратора. Значение Uj. определяется по формуле

и.

f и tcp

где f

utep - «оке

- частота синхронизирующих импульсов I

время среза дополнительного механизма 7; максимальное значение сигнала на входе ШИМ 6, при котором он работает в линейном режиме.

Линия 10 задержки осуществляет задержку сигнала q. на время Г, , ко- определяется условием

,

где с - длительность синхронизирующих импульсов.

Алгоритм функционирования линии 10 задержки в операторной форме имеет вид

qj(p) е

-PC-J

Пр(р),

где

По(р)

Р ПЗ(Р)

10

сигнал на входе линии

задержки;

сигнал на выходе линии 1

задержки.

Выходной сигнал q линии 10 задерки поступает на дифференциатор 8, который вырабатьгеает импульс сброса q,, по переднему фронту сигнала q . Импульс, вырабатьгааемый-дифференциатором 8 по заднему фронту входного сигнала, не приводит к сбросу интег- ратора 4 со сбросом.

ШИМ 6 вырабатьшает прямоугольные импульсы S постоянной амплитуды, ... длительностью ut с периодом повторения Т. Период повторения определя- ется 1астотой синхронизирующих импульсов Т„ - . Полярность на

вьпсоде ШИМ 6 совпадает с полярностью сигнала на его входе. Длительность импульса л t линейно зависит от значения входного сигнала в соответствующие дискретные моменты времени t

&t

lF(t,)|

HJSiili. UMOIKC

где

FjtJ

сигнала на вхо в момент време- значение де ШИМ 6

ни tfc.

Исполнительный механизм 7, вход которого подключен к выходу ШИМ 6, имеет характеристику, близкую к характеристике интегрирующего звена при условии, что длительность входных импульсов it, поступающих с ШИМ 6 превьшает время среза & t, . Алгоритм работы исполнительного механизма 7 можно представить в операторной форме

S,(p)

при Л

при л t л t

ср

где Яц(р) - выходной сигнал исполнительного механизма 7j

0

ЭКЬ

10

0

жI 15 20

. 25

-J

35

- 40

45

50

55

)

Т

и

S ,„ - эквивалентная скорость перемещения вала исполнительного механизма 7 время одного оборота вала исполнительного механизма 7j

SM(P) - сигнал на входе исполнительного механизма 7. Выход исполнительного механизма 7 является выходом регулятора и посредством регулирующего органа воздействует на объект регулирования.

Для того, чтобы предлагаексый регулятор формировал, например, пропорционально-интегральный алгоритм управления, линейное звено должно иметь передаточную характеристику пропорционально-дифференциального звена:

tp(p) -(Р-Т -t- 1)- (р),

где (р) - сигнал рассогласования

в операторной форме; qiCp) - выходной сигнал линейного звена 1 в операторной форме.

В исходном .состоянии выходной сигнал интегратора 4 со сбросом равен нулю, аналоговый ключ 5 разомкнут. При малых рассогласованиях, когда cp(t) меньше , происходит накопление на выходе интегратора 4 со сбросом суммы дискретизированных значений cp(t), так как постоянная интегрирования равна длительности синхронизирующего импульса.

Когда в момент времени t (фйг,3) выходной сигнал F интегратора 4 со сбросом достигает верхнего порога срабатьгеания двухпорогового компаратора „9, с последнего поступает сигнал qp, замыкающий аналоговый ключ 5. Выходной сигнал интегратора 4 со сбросом через аналоговый ключ 5 поступает на ШИМ 6, который вырабатывает первый импульс S, про- порциональньй сумме мгновенных значений Ц , накопленной на интеграторе 4 со сбросом. Затем с задержкой, достаточной для срабатьгаания ШИМ 6, на дифференциатор В поступает сигнал q J.

В момент времени t (фиг,3) ШИМ 6 -вырабатьгеает второй импульс, пропорциональный сумме двух дискретов входного сигнала Cf ,

В

и

последующие

моменты времени t..

.(, и uj уровень сигнала У на выходе линейного звена 1 превьппает порог срабатьтания двухпорогового компаратора 9. Поэтому дискретизированный по времени сигнал q без преобразования поступает на вход ГОИМ 6, который вЕ.фабатьшает последовательность уп

ротно-импульсного модулятора, я выход является выходом регулятора, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования, он содержит дифференциатор, двухпороговый компаратор, линию задержки, аналоговый ключ, интегратор со сбросом и .амплитудно-импульсными

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть применено в системах, использующих в качестве исполнительных устройств электрические исполнительные механизмы постоянной скорости, Цель изобретения - повышение точности регулирования. Регулятор содержит линейное звено 1, генератор 2 Ьинхро- низирутащих импульсов, амплитудно-импульсный модулятор 3, интегратор 4 со сбросом, аналоговый ключ 5, широт- но-импульсный модулятор 6, исполнительный механизм 7, дифференциатор 8, двухпороговый компаратор 9 и линию задержки 10. 3 ил. % (Л

равляющих импульсов Яд, (фиг,3) в мо- fO модулятор, сигнальный вход которого

менты времени t

э

м

t« и tc

На выходе

подключен к выходу линейного звена, синхронизирующий вход - к выходу генератора синхронизирующих импульсов, а выход - к сигнальному входу интегратора со сбросом, вход сброса которого соединен с выходом дифференциатора, подключенного входом к выходу линии задержки, вход которой, соединенный с управляющим входом ана логового ключа, подсоединенного выходом к сигнальному входу широтно-им пульсного модулятора, подключен к вы ходу двухпорогового компаратора, вхо которого, соединенный с сигнальным входом аналогового ключа, подключен к выходу интегратора со сбросом.

регулятора получают регулирующее воздействие Sfl, изменяющееся по про- порционально-интегральному закону.

Формула изобретения

Регулятор, содержащий линейное звено, вход которого является входом регулятора, генератор синхронизирую -; 20

ЩИХ импульсов, ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ MOf

дулятор, подключенный синхро.низирую- щим входом к выходу генератора синхронизирующих импульсов, и исполнительный механизм постоянной скорости, 25 вход которого подключен к выходу юи-Uc

подключен к выходу линейного звена, синхронизирующий вход - к выходу генератора синхронизирующих импульсов, а выход - к сигнальному входу интегратора со сбросом, вход сброса которого соединен с выходом дифференциатора, подключенного входом к выходу линии задержки, вход которой, соединенный с управляющим входом аналогового ключа, подсоединенного выходом к сигнальному входу широтно-им- пульсного модулятора, подключен к выходу двухпорогового компаратора, вход которого, соединенный с сигнальным входом аналогового ключа, подключен к выходу интегратора со сбросом.

Uc

Фц$. 2

I I I I I II I I

SH

&icf

nn nr

we.J