Устройство для формирования сигнала управления Советский патент 1980 года по МПК G05B13/02 

Изо6рете}ше относится к автоматическому управлению и может быть применено для упраншения объектами, параметры которых изменяются в широких пределах, в тех случаях когда необходимо высокое быстродействие. Известны устройства автоматическо управления с переменной структурой, содержащие кроме контура с переменной структурой, также контур самонастройк 1.2. Наиболее близким по технической сущности является устройство для формирования сигнала управления, содержа щее рттегратор, измеритель рассогласования, выход которого непосредств но и через последовательно соединенны дифференциатор и усилитель соединен с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен со входом логического блока, выход которого подключен к унравляюшему входу ключа, вход которого соединен с выходом релейного блока З. Недостаток этого устройства - его низкое быстродействие. Целью изобрете1шя является повышение бь1стродействия устройства. Поставленная цель достигается: тем, что в устройстве установлены последовательно соединенные блок вьщеления модуля и блок с переменным коэффициентом передачи, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход через интегратор - со входом релейного элемента, вход блока выделения модуля соединен с выходом юмерителя рассогласования. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема моделирования устройства по аналоговой вычислительной машине; на фиг. 3-5 фазовые портр€ггы устройства при различ1{ых параметрах объекта. Устройство содержит дифференциатор 1, формирователь 2 сигнала переключения, усилитель 3, сумматор 4, блоки 5-6 выделения модуля, ключ 7, блок 8 с переменным коэффициентом неродпчИ; 3 интегратор. 9, релейный элемент 10, логический блок 11, измеритель 12 рассогласования, свободное двилсение объекта 13, движение объекта 14 с предлагаемым устройством, ё - сигнал рассогласования, - производная от сигнала рассогласования, | 6 / - модуль сигнала рассогласования, S - функция переключения, fs/- модуль функции переключения, и (ГЦ, - выходной сигнал релейного блока, Т - выходной сигнал ключа, ItU.) функция изменения коэффициента передачи блока 8, 1, О - линия переключения, t О начальное состояние, объекта, Устройство работает следующим образом. В момент включения устройства в контур регулировшшя упрешляющий сигнал 1) может принимать одно из двух значений- и uiK-Uy. Если при поступлении любого из них на вход объекта регулирования значение функции )S|--lf- K |. где К. - коэффициент усиления усилителя 3, уменьшается, что соответствует движению изображающей точки ( , 6 к линии переключения 5 О, то производная - меньше нуля, ключ 7 разомкнут и значение выходного устройства сохраняется. В моме когда больше нуля, что происход при пересечении изображающей точкой линии переключения при удалении Иоображающей точки от линии переключе;шя, ключ 7 замыкается и на интегратор 9 через блок 8 с переменным коэффициентом передачи поступает сигнал с выход устройства, В качестве блока 8 с переменным коэффициентом передачи может применяться управляемый резистор. Выходной сигнал интегратора 9 перебрасы вает релейт 1Й блок 1О в новое состояние, знак выходного сигнала меняется на противоположный и изображающая то ка снова двигается к линии переключени Если в момент включения устройств в контур регулирования управляющий си нал уводит изображающую точку / S, g f от линии переключения , т.е. I о х то ключ 7 замыкается и через некотор промежуток времени, определяемый зна чением постоянной време1ш интегратора знак выходного сигнала устройства изменяется на противоположный и изобра ющая точка возвращается к линии переключения. Если ,ч ключ 7 разомкнется и выходной сигнал будет зафиксирован до тех пор, пока изобража 24 щая точка снова }{о пересечет линию ереключения. Особенлостьнэ работы предагаемого устройства яВ71Я(лх;я то, что ог№1оский блок 11 работает по алгоитмуJ0,nptc N,npu Причем формирователь 2 сигнала переключения осуществляет дифференцирование сигнала блока 5 выделения модуля, определяет знак полученной производной и формирует сигнал переключения и , который осуществляет управление ключом 7. Такой алгоритм работы устройства при любых значениях параметров o6ijeKта регулирования обеспечивает в лполнение условия существования скользящего режима (или, что то же самое S Чх--с о), а отрицатсль}гый корень характеристического уравнения устройства 1+К.р 0 обеспечивает устойчивое движение изображающей точки к началу координат. Поскольку переключения происходят не сразу при пересечении изображающей точкой лиьши переключения, а по истечении време1ш, определяемого постоянной Бремени интегратора и коэффициентом передачи R I () блока 8 с переменным коэффкцие том передачи, то предлагаемое устройство четко фиксиручто исключает ет изменение знака неопределенность в состоянии ключа 7 и обеспечивает надежргую работу формирователя 2 сигнала переключения. Ука- . оанные обстоятельства к тому же исключают возможное движение изображающей точки по линии переключения, что в совокупности с ма1;симальш М значением сигнала Uj-rt обеспечивает повыщение быстродействия устройства по меньгщей мере в два раза по сравнению с известными. Изменение коэффициента передачи блока 8 с переменным коэффициентом передачи в зависимости от модуля сигнала рассогласования при приближении изображающей точки к началу координат вызывает увеличение частхгы переключения выходного сигнала устройства, что обеспечиваеп сохране)ше требуемой точности устройства. Работоспособность предлагаемого устройства проверялась путем его мсделнва1шя с объектом регулирования трггьего 57 порядка на аналоговой вычислительной машине (фиг, 2). Полушнные фазовые портреты процессов регулироватя при неизменных настройках устройства и при различных параметрах объекта регулировашя (фиг. 3-5) подтверждают хорошее качество и быстродействие процессов регулирования. формула изобретения Устройство для формирования сигнала управления, содержащее интегратор, измеритель рассогласования, выход которого непосредственно и через последовательно соединенные дифференциатор и усилитель соединен с соответствующи ми входами сумматора, выход которого через логический блок подключен к управляющему входу ключа, вход которого соединен с выходом релейного блока, отличающееся тем, что, с 26 целью повышения быстродействия устройства, в нем установлены последовательно соединенные блок выделения модуля и блок с переменным коэффициентом передачи, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход через интегратор - со входом релейного элемента, вход блока выделения модуля соединен с выходом измерителя рассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2163856/18-24 кл. Q 05 В 13/02, 13.08.75. 2.Нелинейнью корректирующие устройства в системах автоматического управления, под ред. Ю. И. Топчеева, М., Машиностроение, 1971, с. 27-33. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2О31418/18-24 кл. G 05 В 13-02, 06.06.74 (прототип).

.1 ft I

3 5 в