УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится к системам автоматичеокого регулирования и ашжет быть иснользовано для их а.вто-матической настройки.

Известно уст ройство для автоматичеокой настройки систем регулирования, содержащее генератор пробных сигналов, выходы которого лодключены соответственно к первой выходной |Клемме устройства и nepiBOMy входу схемы измерения и запоминания сдвига фаз, выход .которой через последовательно соединенные схему считывания, усилитель и двигатель подключен КО второй выходной клемме устройства, к первой входной клемме коTOiporo подключен второй вход схемы измерения и запоминания сдвига фаз.

Однако такое устройство не обеспечивает достаточиой точности настройки, позволяет осуществлять настройку систем автоматического регулирования, имеющих амплитудную фазо-частотную характеристику в зам кнутом состоянии с простым резонансом, и не пригодно для настрой|ки систем, характеристики которых имеют скачкообразный резонанс, т. е. имеют вид гистерезиса в области резоHaiHCHbix частот.

Цель изобретения - повышение точности настройки и обеспечение автоматической настроши как систем автоматического регулирования, а1М1ПЛИтуд:ные фазо-частотиые харал 2

теристики которых и;.меют простой резонаис, так и систем, характеристики которых имеют скачкообразный резонанс, т. е. расширение функциональных возмол ностей известного ycTpoiicTBa.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные реле и триггер, кнопку и два дифференциатора, вход нервого -из 1 :оторых соединен с другим выходом схемы измерения и запоминания сдвига фаз, а выход - с входом триггера и вьгходо.м второго дифференциатора, .вход которого через кнопку подключен ко второй входной клемме устройства, третий выход схемы измерения и запоминания сдвига фаз через замыкающий контакт реле соединен с другим входом схемы считывания.

На фиг. 1 представлены блок-схемы устройства для автоматической иастройки систем рег}лирования и настраиваемой системы; на фиг. 2 - ам1Плитудная фазо-частотная характе:ристика настраиваемой системы; на фиг. 3 - граф:Ик статической зависимости фазового сдвига выходной величи 1ы настраи:ваемой системы относительно пробного сигнала в функции настраиваемого коэффициента усиления на частоте , - частота резонанса.

Блок-схема устройства / содерлчит генератор 2 пробных сигналов, схему 3 измерения

Л и запоминания сдвйга фаз, реле 4 с контактом 5, охему 6 считывания, усилитель 7, двигатель 8, диффереициаторы 9 и 10, триггер // и кнопку 12, причем реле 4 с Коитакт01М 5, диф:ференциаторы 9 и 10, триггер 11 и кнои.ка 12 образуют логический блок 13. Блок-схема настраиваемой системы 14 содержит чувствительный элемент 15, суМ|Матор 16, блок 17 настраиваемого коэффициента усиления и основной контур 18. На фиг. 1 ириляты та1кже следуюище обозначения:1-входной сигнал системы; Xz - выходной сигнал системы; X-ошибка системы; а - выходная величина; Лэ-sincop - пробный гармонический сигнал, подаваемый в систему; Лэсозо:)/ - пробный гармонический оипгал, |нодавае1мый в устройство; +i/n - ноложительное нанряжеиие источника нитаиия. На фиг. 3 приняты следующие обозиачеиия: /(у - коэффициент усиления ирямой дбии настраиваемой системы; Ф - фазовый сдвиг между нробным сигналам и выходной величиной на1страиваемой системы. Устройство работает следующи.м образом. Во внутренний «онтур сИ|Стемы (сумматор 16) с генератора 2 подается иробный гармонический сигнал /la-sincop/. Сигнал, сдвинутый на 90°, т. е. Ло-созсор/, С генератора 2 иодается в схему 3, на которую подается выходной сигнал системы. Схема 3 работает таким образом, что в течение иолупериода нробного сигнала в ней происходит измерение величины и определение знака сдвига фаз иодавасмых на нее сигналов, а в течение второго и третьего полу1пбриодов схемой 6 с нее считываются эти величины. В то время, KaiK одна часть схемы 5 пащключена на считывание, другая часть схемы Подключается на измерение. В четвертый нолупериод другая часть схемы 3 иодключается на считывание, а иервая ее часть - на измерение (причем перед измерением Происходит сброс запомненных значений) и так далее. Информа;иия о фазовом сдвиге передается на схему 6 по двум каналам; величина угла - через конта кт 5 реле 4, а знак - непосредственно. Выходной величиной схемы 6 Я|ВЛяется неременное напряжение (модулированное несущей частотой), велнчина которОго пропорциональна отклонению фазового сдвига выходного сигнала системы относительяо пробного сигнала от эталонного, а фаза его определяет знак отклонения фазового сдвига от эталонного. Эталонным фазовььм СДВИГОМ, на который настраивается выходной сипнал системы относительно пробиого сигнала, является угол фэт -90°. При этом сигналы, поступающие на схему 3 с генератора 2 и выхода системы, совпадают, так как сигнал, поступающий с генератора 2, сдвинут относитсльио пробного на 90 :а выходе схемы 3, а, следовательно, и па выходе схемы 6 сигнал раВен нулю. Таким образом, настройка производится непрерывно, что позволяет повысить ее точость, причем иастрой:ка коэфф Щ11ента усиения системы /(у на оптимальное его значеие обеспечивается с любого его начального значения. При этом настройка заанчивается со стороны значений т. е. на выходе системы из резонанса в момент Перехода фазового сдвига через эталонное значение (-90°) ири изменении его зиа1чеиия с |Ф1 |фэт| на |ф2| |фэт| (см. фиг. 3). Ьсли в начальный К.К.у , логический блок 13 увеличивает /Су до значения, ири котором возникает резонанс и затем ири выходе системы из резонанса уменьшением обесиечивает оитимальиую его пастройку. Пусть в начале настройки этом . Так каК во всей области изменен.ия настраиваемого иараметра фазовый сдвиг выходного сигнала системы относительного иробного сигнала отрицателен, то в дальнейшем имеют в виду только его величину. ;1,ля включения блока / необходимо замкнуть и разом1кнуть кноику 12, в результате чего прп ее замыкании иположителыюе наиряжение иодается на диффереициатор 10, иа выходе которого фор:Мируется поло/кительный имиульс, перебрасывающий триггер 11 в состояние, нри котором срабатывает реле 4, замыкая свой контакт 5. При размыкании кнопки 12 на выходе дифференциатора 10 сигнал не формируется и, следовательно, не изменяется состояние триггера 11. Выходное напряжение, нроиорциоиальное отклонению фазового сдвига выходного сигнала системы от эталонного, т. е. от 90°, через заМКнувщнйся коита:кт 5 иодается на схему считывания 6. В этот момент (,пт Следовательно, нли . Управляющий сигнал с выхода схемы считывания, пронорциональный величине и отклонения фазового сдвига относительио эталонного (90°-ф), через усилитель 7 постуиает На двигатель д, который начинает вращаться, изменяя при этом свою выходную величину а и, следовательно, коэффициент усиления К в сторону увеличения. При достижении коэффициентом усиления некоторого значения (большого Ку. ) g системе возникает резонанс, при этом фазоg ft сдвиг выходного сигнала системы, относительно пробного сигнала приближается к 180°, т. е. фазовый сдвиг становится больше эталонного. В результате этого на выходах схемы 3 сигналы изменяются. Прн изменении фазового сдвига с на на дифференциатор 9 подается положительный скачок напряжения, и на его выходе импульс не формируется. При изменении фазового сдвига с (г -ггэт иа на дифференциатор 9 подается отрицательный с качок на Пряже1И1я. и на его выходе (|)()рмл|Пется отрицательный импулье, ле.ребрась.пичющий триггер 11 в состояние, при .котором обесточивается реле 4 и размыкается контакт 5. Следовательио, при изменении фазового сдвига с па , что происходит при увеличенип коэффициента /Су до зиачения, больше оптимального, и возни-кповенип при этом в системе резонанса, состояише тритгера // ,и реле 4 не изменяется, т. е. выход схемы 3 не отключается от схемы 6. Как только фазовый сдвиг становится больше эталонного (Лри К, и ВОЗНП:КНОВСНИИ резонанса), изменяется выходпой сигнал схе.мы считываипя 6, и двигатель S начинает ,аться в обратную сторону, уменьшая при это,м коэффициент усиления /Су. По достижеНИИ коэффициентом усиления /(у оптпмального значения система выходит пз резонанса. При этО:М фазовый сдвиг, проходя через эталонное значение, изменяется с гр -срот на )т с оольшой скоростью, ЧТО сразу же фиксируется схемой 3. На дифференциатор 9 при этом подается отрицательный скачок папряжения, в результате чего «а его выходе с1)ор.мпруется отрицательный им1иульс, перебрасывающий триггер // в состояние, при которам обесточивается реле 4 и размыкается контакт 5. Двигатель 8 останавливается. Процесс иастройки закончен. В случае, когда начальное значение 1коэффнциеита усиления /fy больше оптимального, ири подаче в систему пробных гармонических сигналов в системе возникает резонанс. Фазовый сдвиг при этом больше эталоиаюго значения. При замыкании кнопки 12 триггер 1 иеребрасывается в состояние, при :котором срабатывает реле 4, замыкая свой конта кт 5. Выходная величина 3, ирапорциональная отклонению фазового сдвига от этало)1ПОго, подается на схему счнтывания 6. С выхода носледней уиравляюш.ее напряжение через усилитель 7 иодается иа двигатель S, который уменьшает коэффиц 1ент усилеиия ХуПри достижении коэффициентом усиления Ку оптимального значения система выходит из резонанса. При этом фазовый сдвиг быстро изменяется с на , проходя через эталонпое значение, в результате чего реле 4 обесточивается, размыкая свой -контакт 5. Двигатель 8 остаиавливается, процеес настройки закончен. Предмет изобретения Устройство для автоматической настройа-си систем регулироваиия, содержаш,ее генератор пробных сигналов, выходы которого подключены соответственно к первой выходной клемме устройства и первому входу схемы измерения и запоминанпя сдвига фаз, выход которой через последовательно соединенные схему считывания, усилитель и двигатель лодключеп ко второй .выходной клемме устройства, к перво) входной клемме которого подключен второй вход схемы измерения и заиомииапия сдвига фаз, отличающееся тем, что, с целью расширения (|)ункционалы1ых возможностей устройства и повышения точности HacTpoiiiKH систем регулирования, оно содержит иоследовательно соединенные реле и триггер, кнопку и два дифференциатора, вход первого из которых соедипен с другим выходом схемы измерения и запоминания сдвига фаз, а выход - с входом триггера и выходом второго дифференциатора, вход, которого через Кнопку подключен ко второй входной клемме устройства, третий выход схемы измерения и запоминания сдвига фаз через замыкаюши) контакт реле соединен с другим входом схемы считывана1Я.