Регулятор с переменной структурой Советский патент 1980 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть применено в регуляторах с переменной структурой, предназначенных для упра.вления различными объектами.

Известен регулятор с переменной структурой, содержгиций последовательно соединенные входное сравнивающее устройство с блоком звеньев коррекции и устройство формирования сигнала переключения, к выходу которого подключены управляющие входы усилителей-преобразователей с логи.ческими коммутационными устройствами, выходы которых подключены ко входам промежуточного сумматора,выход которого подключен через, блок дифференциаторов ко входу исполнительного механизма И

В :этом регуляторе происходит переключение на линейную устойчивую структуру вблизи гиперплоскости переключения. Эта мера позволяет устранить аварийную ситуацию в том случае , если сигнал переключения по абсолютной величине меньше, чем переключаемый сигнал. Однако аварийная ситуация может быть связана с включением неустойчивей структуры при

одинаковых знаках регулируемой координаты и ее производных. В этом случае сигнал переключения, представляюг щий из себя сумму переключаемых координат, со временем станет больше, чем отдельные составляю дие. Тем самым сохранится возможность для возникновения аварийной ситуации при

IQ постоянном включении неустойчивой структуры.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является регулятор с переменной структурой 2 , содержащий

5 устройство сравнения, выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного усилителя, переключакяцего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со входом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входами релейных сигнализаторов, выход первого релейного сигнализатора связан со вторым

25 входом релейного усилителя черезпервый ключ, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, выход второго сигнализатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемен748346та равнозначности, второй вход которого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход соеди нен с первым входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализа тора, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход KoVoрого соединен с выходом релейного ус лителя. Недостатком этого регулятора является его малая надежность из-за возникновения аварийной ситуации при отказе типа замыкание в переключающем устройстве и постоянном включении неустойчивой структуры, либо . при отказе типа обрыв в прямой цепи регулятора, либо при отказе в цепи управления вторым ключом, из-за чего он будет все время разомкнут и, следовательно,с выхода регулятора будет идти нулевой сигнал. Целью изобретения является повыше ние надежности регулятора путем исключения ава.рийных ситуаций при отка зах регулятора с переменной структурой, работающего в скользящем режиме. Поставленная цель достигается тем что регулятор с переменной структурой содержит три компаратора, второй элемент равнЪзначность,элемент неравнозначность, второй элемент И, устройство временной задержки и самоблокирующий ключ, причем входы пер вого, второго и третьего компараторов . соединены соответст венно с выходами дифференциатора , устройства сравнения и релейного.усилителя,вы Хо ды перв бгЬ и второго компарат брВв соединены соответственно с первым и вторыМ входами второго элемента равнозначность, выход которого соеди нен с первым входом второго элемента И, второй вход котЪрого через элемент неравнозначность соединен с выходами второго и третьего компаратора, а выход второго элемента И сое динен через устройство временной задержки с первым входом самобл 3кирующего ключа, второй вход которого свя зан с выходом пер1еключающего устройства, а выход подключен к третьему входу релейного усилителя. Блок-схема регулятора,представле ная на чертеже, содержит устройство сравнения 1, дифференциатор 2, первый, второй, третий 11 четвертый ре. леикые сигнализаторы 3, 4, 5,6, пер вый , второй и третий компараторы 7, 8, 9, переключающее устройство 10 Элёмёнты равнозначность 11, 12, элементы неравнозначность 13, второ и первый элементы И 14, 15, устройство временной задержки 16, самоблокирующийся ключ 17, первый к вто - рой ключи 18, 19, релейный усилител 20.. .. -. Сигнал рассогласования х, диффеенцируется в дифференциаторе 2. На выходе переключающего устройства 10 формируется сигнал Ixlftig-ri. ( +х) , первый релейный сигнализатор 3 формирует сигнал Sign (ixi + . + xl-сС ) .второй релейный сигнализатор 4 - Sign , + X ),, третий релейный игнализатор 5 - Sign ( Т. jc х ) , етвертый релейный сигнализатор б Sign ( U1 - t) , где d 8 и г Т, На выходе первого компаратора 7 ыделяется Sign X, на выходе второго омпаратора 8 - Sign , на выходе ретьего компаратора 9 - Sign и Элемент равнозначности 12 и неравозначности 13 и первый элемент И 15 ормируют признак А , по которому существляется управление сомоблокиующимся ключом 17: ,ПРИ(ХХ. OA).)Vx., ,пРи(х..и ) . Самоблокирующийся ключ 17 замкнут, если А-О, и разомкнут,если А 1. Для исключения ложных срабатываний применено устройство временной задержки 16, на выходе которого формируется сигнал вида 0,nPHlxHlxl4 vsign()(T ) x.ixUien(T.ux) и--/пpи WiWsd s gn())(тJX, ,npng4 x i- ;(.4crAaig-o( г31§-п()ЛАМ Ма1д-п{т-,х.- -Дпри ЯНх сГлэ12-п(т-,х.+ А) 3ig-n()AA где М - амплитуда выходного сигнала релейного усилителя 20 при разомкнутом самоблокирующемся ключе 17; о. и ггкоэффициенты передачи устойчивой и неустойчивой структур соответственно; )/2 и(о1-рУ2 веЪовые коэффициенты сигналов, поступающих на первый и второй входы релейного усилителя 20 соответственно после устройства сравнения 1 и самоблокирующёгося ключа 17 при единичном коэффициенте обратной связи релейного усилителя 20. Аварийная ситуация в СПС возникает в том случае, если при одинакоBbix знаках х и х включается р-структура, так как этим областям фа,зового пространства соответствуют расходящиеся участки фазойых траекторий. . Если р О , то знак и противоположен знаку X . Поэтому сочетание j)., свидетельствует о возможности аварийной ситуации. При этом с выхода логической схемы равнозначности 8 вгдцается сигнал на размыкание ключа 17. В системе работает только устой чивая структура. При аппаратурной реализации изоб ретения, например на интегральных микросхемах, объем вновь введенной, по сравнению с прототипом, аппаратуры составляет около 15%. Это обеспе чивает высокую достоверность схемы контроля. Средняя наработка на отказ повыша ется примерно в два раза. Применительно, например, к регуляторам газотурбинных двигателей, что означает повышение гарантийного ресурса работы системы регулирования также в 2 раза (от 2000 ч до 4000ч).Принимая ориентировочно стоимость каждого агрегата 3000 руб., летное время одного самолета 30 000 часов, парк самолетов, использующих данный двигатель и агрегат, 100 штук легко убедиться, что ожидаемый экономический эффект от внедрения данного изобретения составит 10000 руб. Формула изобретения Регулятор с переменной структурой, содержащий устройство сравнения выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного уси лителя, переключающего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со входом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входами релейных сигнализаторов, выход первого релейного сигнализатора связан со вторым входом релейного усилителя через первый ключ, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, выход второго сигнализатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемента равнозначность, второй вход которого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с вьрсодом релейного усилителя, отличающийся тем,.что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены три компаратора, второй элемент равнозначность, элемент неравнозначность, второй элемент И, устройство временной задержки и самоблокирующий ключ, причем входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с выходами дифференциатора, устройства сравнения и релейного усилителя, выходы первого и второго компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента равнозначность, выход ко торого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент неравнозначность соединен с выходами второго и третьего компараторов, а выход второго элемента И соединен через устройство временной задержки с первым входом самоблокирующегося ключа, второй вход которого связан с выходом переключаюего устройства , а подк лючен к третьему входу релейного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 332453, кл. G 05 В 13/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 3366.44, кл. G 05 В 13/02, 1972 (прототип).