КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С РЕЛЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ Советский патент 1974 года по МПК G05B5/01 

I

Изобретение относится к системам автоматического регулирования.

Известно Корректирующее устройство релейного типа, состоящее из последовательно соединенных запоминающего элемента, линейного безылер-ционного блока, элемента сравнения, второй вход которого соединен с входом запоминающего элемента, и релейного элемента.

Недостатком этого устройства является то, что скорректированным с его помощью системам свойственны переходные процессы, имеющие значительное перерегулирование. Кроме того, в системах третьего и более высокого порядка, а также в системах с запаздыванием такое устройство возбуждает автоколебания.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможнОСтей корректирующего устройства с релейной характеристикой.

Эта цель достигается за счет того, что предложенное устройство дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр и Нульорган, блок определения модуля и блок умножения, первый |Вход которого подключен К выходу релейного элемента, а второй через блок определения модуля к выходу запоминающего элемента, управляющий вход которого связан с выходом нуль-орга на. Вход запоминающего элемента соединен с входом фильтра и входом всего устройства.

Благодаря включению «а выходе релейного элемента блока умножения, Связанного через блок модуля с выходом запоминающего элемента, ;выходной, кусочно-постоянный сигнал устройства принимает не два заранее заданных значения, а любые значения, определяемые величиной входного сигнала. Выбирая соответствующую .передаточную функцию введенного в устройство фильтра, можно осуществлять фиксацию входного сигнала в необходимые моменты времени.

Схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит запоминающий элемент 1, линейный безынерционный блок 2, элемент сравнения 3, релейный элемент 4, блок умножения 5, блок определения модуля 6, фильтр

7 и нуль-орган 8.

Устройство работает следуюЩИм образом. Пусть На его вход поступает некоторый сигнал X X (t) и в некоторый момент времени ti сигнал Xi, полученный после црохождения х

через фильтр 7, равен нулю. В этот момент на выходе нуль-органа 8 появляется управляющий сигнал у и запоминающий элемент 1 фиксирует значение x(ti). На выходе блока определения .модуля 6 появляется сигнал

x(t,). .Предположим, что затем при / /г сигнал на выходе элемента сравнения 3 будет, например, больше нуля: 2-л:(г) -а.л:(,)0, - коэффициент передачи линейного безынерционного блока 2. Тогда «а выходе релейного элемента будет сигнал V sign z , и на выходе блока умножения, являющегося выходом .всего устройства, получим сигнал и x(ti). Это значение выходного сигнала сохраняется постоянным до тех пор, пока: 1) либо входной сигнал к(1) не перейдет порог a-x(fi); 2) либо не станет равен пулю сигнал Xi(t). В первом случае изменяется знак сигнала Z, па выходе релейного элемента 4 появляется сигнал V , и в результате перемножения и v -1 происходит инвертирование выходного сигнала и -|А:(. Во втором случае происходит скачкообразный переход к новому зафиксированному запоминающим элементом значению x(ti+i), где - следующий за t-i момент равенства нулю сигнала Xi(t). На отрезках времени между соседними моментами запоминания ti; ti+i (i 0, I, 2, ...) работу устройства -можно описать уравнением(ft)-siga x(t)-y.-xM. Таким образом, выходпной сигнал U, как и в известных релейных ус1фойствах, является кусочно-постоянной функцией. Однако у предлагаемого устройства уровни выходного снгнала (ti) могут изменяться от одного интервала постоянства к другому. Если взять входной сигнал х А-sinш t и -провести гармоническую линеаризацию предложенного устройства, то получим следующее выражение для эквивалентного комплексного коэффициента передачи:

W,,,H. Яг -.(ш);

я

a.sln tp (о))

arctg

/l-{a. где экв -эквивалентный комплексный коэф- 50 фициент передачи; Я - эквивалентная а-мнлитудная характеристика;JJ, - эквивалентная фазовая характеристика;р(м)-фазовая частотная характеристика фильтра 7. Выражения (1, 2) показывают, что в отличие от известных релейных устройств эквивалентный комплексный коэффициент передачи 60 предложенного .корректирующего устройства не зависит от амплитуды А входного сигнала.

Предмет изобретения

Корректирующее устройство с релейной характеристикой, содержащее последовательно соединенные за-поминающий элемепт, линейный безынер-ционный блок, элемент сравне55Кроме того, на этот коэффициент передачи оказывает влияние фазовая и совсем не влияет амплитудная характеристики фильтра 7. Из формул (2) следует, что изменяя величину коэффициента передачи а линейного безынерционного блока 2, можно в широких пределах изменять эквивалентную фазовую характеристику |л корректирующего устройства, не изменяя при этом а-мплитудную характеристику Н. В частном случае, когда фильтром является дифференцирующее звено, выражения (2) принимают вид: Я. ,arctg -.. При изменении а от -1 до +1 фазовая характеристика р,, не зависящ ая от частоты 0), может изменяться от -90° до +90°, в то время как амплитудная характеристика остается неизменной и близкой к единице. Благодаря расширению функциональных возможностей корректирующего устройства, независимости его эквивалентных частотных характеристик от амплитуды сигналов и широким возможностям независимого формирования амплитудной и фазовой характеристик, включение такого устройства в систему автоматического регулирования не приводит к возникновению автоколебаний и, при соответствующей настройке, позволяет существенно улучшить качество процессов регулирования. В частном случае, при включении предложенного корректирующего устройства в систему второго порядка, -при соответствующем выборе коэффициента передачи а линейного безынерционного блока, переходные процессы затухают без перерегулирования за конечный отрезок времени, подобно процессам в оптимальных по быстродействию системах. ния, подключенный также ко входу запоминающего элемента, и релейный элемент, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит последовательно соедипенные фильтр и нуль-орган, бло-к определения модуля и блок умножения, первый вход которого подключен к выходу релейного эле-мента, а второй через блок определения модуля к выходу запоминающего элемента, управляющий вход которого связан с выходом нуль-органа, вход запоминающего элемента подключен ко входу фильтра.