Нелинейное корректирующее устройство с фазовым опережением Советский патент 1989 года по МПК G05B5/01 

1

Изобретение относится к нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано для повышения устойчивости и улучшения динамических характеристик систем автоматического управления.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение помехозащищенности устройства

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры выходных сигналов основных блоков устройства; на фиг.З- амплитудно-фазовая частотная характеристика устройства.

Устройство содержит первый усилитель 1 с коэффициентом усиления , первый фильтр 2 первого порядка,

второй фильтр 3 первого порядка, первый инвертор 4, первый сумматор 5, делитель 6, умножитель 7, второй инвертор 8, второй усилитель 9 с коэф- фициентом усиления и второй сумматор 10.

Устройство работает следующим образом.

Входной гармонический сигнал вида

проходя через первый канал, состоящий из последовательно соединенных первого усилителя 1, первого 2 и второго 3 фильтров и описываемый передаточной функцией

W, (р)

2

(iTf;™

преобразуется в сигнал

U UAD (u )sinr t-Y, (ш)},

Dj(W)

,to)

arccos

1-u/T51

На выходе умножителя 7 формируется сигнал°

о (/ (bi) , cos H sinwt,

откуда видно, что на выходе умножителя 7 происходит подавление амплитуды входного сигнала с интенсивностью

q 4 cos

f(w)

без изменения фазы.

На выходе второго сумматора 10 формируется выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства, равный алгебраической сумме выходных сигналов умножителя 7, второго инвертора 8 и второго усилителя 9

UBb, +Ug +

U,

9

Изобретение относится к нелинейным корректирующим устройствам и может быть использовано для повышения устойчивости и улучшения динамических характеристик систем автоматического управления. Цель изобретения - расширение области применения и повышение помехозащищенности устройства. Цель достигается тем, что в устройство введены два усилителя с коэффициентом К = 2, два инвертора, два сумматора и два фильтра первого порядка с одинаковыми постоянными времени, с помощью которых формируются два параллельных канала, один из которых представляет собой линейный инерционный фильтр второго порядка, а другой - неминимально-фазовый фильтр. Выходные сигналы этих каналов синфазны, т.е. имеют одинаковое запаздывание по фазе, а отношение, формируемое на делителе, - постоянная величина на данной частоте. На умножителе входной сигнал корректирующего устройства ослабляется пропорционально отношению выходных сигналов инерционного и неминимально-фазового каналов. Алгебраическая сумма инвертированных входного сигнала, сигнала с выхода неминимально-фазового канала, а также сигнала с выхода блока умножения, получаемая на втором сумматоре, формирует сигнал, имеющий фазовое опережение от 0 до 180° без ослабления амплитуды, при этом выходной сигнал нелинейного корректирующего устройства является линейным. Такие свойства корректирующего устройства не могут быть получены никакой линейной комбинацией линейных фильтров. 3 ил.

Тот же входной сигнал, проходя через второй канал, состоящий из двух параллельных трактов, первый из которых состоит из последовательно соединенных первого усилителя 1 и первого фильтра 2, а второй - из первого инвертора 4 и последовательно с ним соединенного первого сумматора 5, на второй вход которого подключен выход первого тракта, описываемый передаточной функцией

W,(p)

-ill. 1+Тр

преобразуется в сигнал о t Dj/uOsinrw t-%. ()Ь

где D(w)1; i/i(w)arccos

l iЈi:L

Отсюда видно, что выходные сигналы первого и второго каналов имеют одинаковые фазовые сдвиги, т.е. син- фазны, но отличаются амплитудными характеристиками. Отношение этих сигналов, которое формируется делителем 6, на каждой заданной частоте в любой момент времени является постоянной величиной, равной

30

где UA sinw t;

U8 - U0

U4 -2UA sinwt.

В итоге на выходе нелинейного корректирующего устройства формируется сигнал

U6W,UA sinCw t + «f (to), где 0 if (w) 180°

Отсюда видно, что выходной сигнал нелинейного корректирующего 0 устройства является линейным и опережает по фазе входной сигнал от О до 180°, не изменяя его амплитуды.

Таким образом, предлагаемое нелинейное корректирующее устройство позволяет формировать неминимально- фазовое звено с фазовым опережением, описываемое передаточной функцией

W (р)

1 + ТР

которое не может быть реализовано никакой линейной комбинацией линейных звеньев.

Формула

51/4 Ьа

и з о, б р е т е н и я

Нелинейное корректирующее устройство с фазовым опережением, содержащее делитель и умножитель, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения помехозащищенности устройства, в него введены два усилителя с коэф- фициентом усиления , два инвертора, два сумматора и два фильтра первого порядка, причем вход устройства соединен с входами первого усилителя с коэффициентом усиления и пер- вого инвертора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и входом второго усилителя с коэффициентом усиления , подклю-i ченного выходом к первому входу вто-

296

рого сумматора, выход первого усилителя с коэффициентом усиления соединен с первым входом первого фильтра первого порядка и с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к выходу делителя, вход Делимое которого соединен с выходом второго фильтра первого порядка, а вход Делитель - с выходом первого сумматора и входом второго инвертора, подключенного выходом к второму входу второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом умножителя, выход первого фильтра первого порядка подключен к входу второго фильтра первого порядка и второму входу первого сумматора, и выход второго сумматора является выходом устройства.

Фиг.1

ux/Uz/Us

Фиг. 2

til

Фиг.З