Система стабилизации Советский патент 1989 года по МПК G05B11/01 

со

Слд СО

со

Изобретение относится к автоматическому регулированию, может быть использовано при создании высококачественных систем стабилизации координат объекта регулирования. Цель изобретения - повышение быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных возмущений во всем возможном диапазоне их изменения. Система стабилизации содержит сумматоры 1, 5, усилители 2, 6, объект 3 регулирования, модель 4 объема регулирования, дифференциатор 7, релейный элемент 8 с зоной нечувствительности, задатчик 9 входного сигнала, нелинейное звено 10 с характеристикой антилогарифмического типа. Использование данной системы стабилизации позволяет сократить длительность протекания переходных процессов и повысить качество регулирования. 2 ил.

qjuc .i

31493979

ИзоГфетение относится к автомати-ностн b релейного элемента 8, Цепь

ческому регулированию, может бытьгибкой обратной связи разрыв ается.

Для объекта регулирования первого порядка с передаточной функцией

10

использовано при создании высокока- честве)1ных систем стабилизации коор- дина т объекта регулирования, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1272307.

Цель изобретения - повышение быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных воз(ущений во всем возможном диапазоне их изменения.,, /

,, , ,где W.,(.p) - передаточная функция усиНа фиг.1 представлена структурная 15 vj j

схема системы стабилизации;на фиг.2 - временные диаграммы сигналов на входе и выходе объекта регулирования.

Система стабилизации содержит (фиг.1 ) первый сумматор 1, первый20

усилитель 2, объект 3 регулирования, модель 4 объекта регулирования, второй сумматор 5, второй усилитель 6, дифференциатор 7, релейный элемент 8 с зоной нечувствительности, задат- чик 9 в 4одного сигнала, нелинейное

-звено 10 с характеристикой антилогарифмического типа.

Система стабилизации работает следующим образом.30

При отсутствии возмуще1шя выходной сигнал и7 стабилизируется на заданном уровне, определяемом сигналом задания Uo с выхода задатчика 9 и статическими параметрами системы. Сигна- $5 да в цепи гибкой обратной связ и нет. При появлении возмущения Я на выхо- да второго сумматора 5 появляется сигнал , равный возмущению / . Сигнал через нелинейное звено 10 поступа-40 ет на вход реального дифференцир ую- в щего звена 7. Далее продифференцированный сигнал о(. поступает на вход релейного элемешта 8 с зоной нечувствительности. Если сигнал oi превышает 45 зону нечувствительности b, - на выходе релейного элемента появляется сигнал производной ft максимальной возможной амплитуды В, ограничиваемой

лишь напряжением насыщения элементов 50 ° должен быть равен нулю, системы. Сигнал производной такойР- и В Д , что характерно для

формы оказывает эффективное воздействие на после дующие элементы системы и объект, что значительно ускоряет

процесс регулирования. В процессе55 амплитуде (козффициентом форсировки

регулирования, по достижении выходной 5-10) можно зависать коордийатной U заданного значения, величина производной cf снижается, становясь меньше зоны нечувствительW j(p) -- в разомкнутой системе регулирования выходной сигнал U j описывается уравнением

Ui W,,(P)WO(P)U -t- W,(p)W(p)(H- +F(A)) Лг A .

лителя;

и о сигнал задания; U,(t)- входной сигнаш объекта регулирования с ограничением |U,(t)| 6В; U(t) - выходной сигнал объекта

регулирования; А - возмущение на выходе

объекта регулирования. Для простоты можно принять Wy(p) 1 и Up О, тогда

Ь г WO(P)(I + Р(Л))А -Л.

Для регулирования оптимального по быстродействию, управляющий сигнал и, на входе объекта должен иметь прямоугольную форму (фиг, 2), причем максимальная амплитуда управляю щего сигнала должна определяться и ограничиваться лишь насыщением элементов системы. Тогда

i.1 -f

Uj В(1-е )-(В-/1)(1-е е -.(0

Отсюда легко найти оптимальное время регулирования, приравняв нулю вы ражение (1) в момент :

-L о-1 Y

В(1-е )-(В- Л)(1-е )- А О Получим t. -ТДп(1 - -).

т В

т.е. при t tj сигнал /i(t) дол- з;ен быть максимальным, а при t t

большинства систем автоматического регулирования, обладающих значительным запасом управляющего сигнала по

t, -Т,1п(1 - I ) « Agi.(2)

,, /

(p) -- в разомкнутой системе регулирования выходной сигнал U j описывается уравнением

Ui W,,(P)WO(P)U -t- W,(p)W(p)(H- +F(A)) Лг A .

j

° должен быть равен нулю, В Д , что характерно для

лителя;

и о сигнал задания; U,(t)- входной сигнаш объекта регулирования с ограничением |U,(t)| 6В; U(t) - выходной сигнал объекта

регулирования; А - возмущение на выходе

объекта регулирования. Для простоты можно принять Wy(p) 1 и Up О, тогда

Ь г WO(P)(I + Р(Л))А -Л.

Для регулирования оптимального по быстродействию, управляющий сигнал и, на входе объекта должен иметь прямоугольную форму (фиг, 2), причем максимальная амплитуда управляю щего сигнала должна определяться и ограничиваться лишь насыщением элементов системы. Тогда

i.1 -f

Uj В(1-е )-(В-/1)(1-е е -.(0

Отсюда легко найти оптимальное время регулирования, приравняв нулю вражение (1) в момент :

-L о-1 Y

В(1-е )-(В- Л)(1-е )- А О Получим t. -ТДп(1 - -).

т В

т.е. при t tj сигнал /i(t) дол- з;ен быть максимальным, а при t t

° должен быть равен нулю, В Д , что характерно для

большинства систем автоматического регулирования, обладающих значительным запасом управляющего сигнала по

5-10) можно зависать

t, -Т,1п(1 - I ) « Agi.(2)

5149

Таким образом, для обеспечения

оптимального по быстродействию регулирования длительность сигнала /(t) при известных и заданных Т и В , должна быть пропорциональна амплитуде возмущення. А.

В данной системе при W(p) « WgCp) сигнал на выходе второго сумматора 5 будет равен возмущению / , действу- ющему на выходную координату Uj объекта регулирования, и система по своим свойствам становится эквивалентной разомкнутым системам. Для нелинейного звена 10 с характеристикой типа ан- тилогарифмической, реального дифференциатора 7 и релейного элемента 8 с зоной нечувствительности можно записать ,

.Г

of

Тогда при действии скачкообразного возмущения на выходе реального дифференциатора 7 будет сигнал

t

Т -f „ сл Т -

) Г|е

Ке

f е

КТ

е

слЛ

(3)

Время, в течение которого сигнал p(t) на выходе релейного элемента 8 с зоной нечувствительности будет равен В, определим из выражения (3), приравняв его величине зоны нечувствительности:

(t)

КТ Т

т

ГсЛ 1 ЬГ

кт

Выбирая параметры нелинейного звена 10 такими, что

кО

КТ, имеем сД .

(4)

Из выражения (4) видно, что длительность на выходе релейного элемента оказывается пропорциональной амплитуде возмущения,

Приравняв (2) и (4), найдем связь между параметрами системы стабилизации, при которых обеспечивается квазиоптимальное по быстродействию регулирование:

fc |.

Таким образом, использование данной системы стабилизации позволит сократить длительность протекания пере-. ходных процессов и повысить качество регулирования.

Формула изобретения

Система стабилизации по авт.св.

35 № 1272307, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия и качества стабилизации объекта первого порядка при компенсации действия скачкообразных возмущений во

всем возможном диапазоне их изменения, выход второго сумматора соеди нен с входом дифференциатора через введенное в систему нелинейное звено с характеристикой антилогарифмичес 5 кого типа.