Устройство для компенсации помех Советский патент 1980 года по МПК G05B5/01 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления с насыщением, на параметры которых оказывают влияние помехи. Оно является усовершенствованием известного уст- 5 ройства/ описанного в авт.св. № 484493.

Известно интегрирующее устройство для компенсации помех, содержащее дифференциатор, двухпозиционное реле, выпрямитель и интегратор, которое обеспечивает нулевой фазовый сдвиг выходного сигнала относительно входного l .

Известно устройство для компенса- 15 цин помех, содерисащее элемент с ограничением, элемент сравнения и интегратор, вход которого через элемент сравнения соединен с первым входом и выходом элемента с ограничением, 20 а выход - со вторым входом элемента с ограничением. Устройство обеспечивает положительный фазовый сдвиг 2.

В основном авт.св. 484493 описано устройство для компенссщии по- 25 мех, содержащее последовательно соединенные релейный привод и -элемент с ограничением, два элемента сравнения, два интегратора, четыре диода и .два релейных элемента. При 30

этом цепь управляющего сигнала подк.гаочена ко входу элемента с ограничением, к первому входу первого элемента сравнения и к первой обмотке первого релейного элемента. Контактные пары первого релейного элемента подк.гаочены к источникам постоянного тока и ко второму входу первого элемента сравнения, две другие пары контактов первого релейного элемента подсоединены к выходу первого элемента сравнения и через две пары встречно включенных, диодов соответственно к входам первого и второго интеграторов. Выходы интеграторов через второй элемент сравнения под- соединены ко второму релейному элементу, контактные пары которого включены в цепи обратных связей соответствующих интеграторов, причем вторая обмотка первого релейного элемента включена в цепь, соединяющую вход второго интегратора с входом элемента с ограничением 3.

Компенсируювдай сигнал в известном устройстве суммируется с входным сигнс1лом элемента с ограничением при выходе входного сигнала из зоны ограничения, что позволяет повысить среднее эначлни.е (полезную составляющую) выходного сигнала и скомпенсировать тем самым ограниченную (срезанную) часть управляквдего сигнала. Однако в том случае, когда параметры ограничиваемой (срезаемой) помехи близки к параметрам полезного сигнала, имеет место фазовое запаздывание выходного сигнала элемента с ограничением по отношению-к его входному сигналу, обусловленное суммированием компенсирующего сигнала в интервале времени уменьшения входного сигнала. Дополнительное задерживание состояния насыщения приводит к появлению отрицательного фазового сдвига управляющего сигнала, что ухудшает точность устройства и может привести к потере устойчивости системы автоматического управления, в которой установлено такое устройство.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве установлены реле времени и третий релейный элемент, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вход реле времени через замыкающие контакты третьего релейного элемента подключен ко входу второго интегратора, третья и четвертая обмотки первого релейного элемента через переключающие контакты реле времени подключены к источнику постоянного тока.

Электрическая схема устройства изображена на фиг. 1; эпюры сигналов поясняющие принцип работы устройства на фиг. 2 и 3.

Устройство содержит элемент с ограничением 1; релейный привод 2, первый и второй интеграторы 3, 4, первый и второй элементы сравнения 5, 6 первый и второй релейные элементы 7, 8; диоды 9-12; третий релейный элемент 13 с замыкающим контактом 14; реле времени 15 с переключающими контактами 16.

Полезный сигнал А и помеха подаются на вход элемента с ограничением 1, на вход элемента сравнения 5 и на первую обмотку релейного элемента 7. Релейный элемент 7 в соответствии с полярностью управляющего сигнала х А + EsinV подключает своими контактс1ми минус или плюс источника постоянного тока, напряжение которого равно уровню ограничения В, к вхЬду элемента сравнения 5, а соответствующие диоды 9-12 - к выходу элемента сравнения 5.

Две пары встречно включенных диодов 9, 10 и 11, 12 подключены ко входам соответственно интеграторов 3 и 4, выходы которых через элемент сравнения 6 подключены к релейному элементу 8. Выход элемента сравнения 5 подключен к релейному элементу 13, замыкающие контакты 14 которого

подключают реле времени 15 ко входу интегратора 4. Переключающие контакты 16 реле времени 15 подключают третью и четвертую обмотки релейного элемента 7 к источнику постоянного тока.

Если входной сигнал х элемента с ограничением 1 не превышает уровня ограничения (| xU В), то релейный элемент 7 не срабатывает. Схема устройства для компенсации помех находится в исходном положении. Возможное срабатывание релейного элемента 13 не приводит к включению в работу реле времени 15, так как на входе интегратора 4 отсутствует сигнал в линейном режиме, когда

X у.

Если входной сигнал прев ышает уровень ограничения (1 х1 с;. В) , то срабатывает релейный элемент 7. Разностный сигнал с выхода элемента 5 подается на вход релейного элемента 8 по цепи: диод 9 (или 10), интегратор 3, элемент сравнения 6. Релейный элемент 8 срабатывает и с помощью своих размыкающих контактов включает в работу интегратор 3, а с помощью переключающих контактов подготавливают к работе интегратор 4 и цепь подачи компенсирующего сигнала f с выхода элемента сравнения 5 на вход элемента с ограничением 1 и на вторую обмотку релейного элемента 7.

В течение ограничения интегратор 3 интегрирует сигнал, пропорциональный oгpaн чeннoй части управляющего сигнала х, который образуется на выходе элемента сравнения 5..

Ограниченная (срезанная) часть управляющего сигнала изображена на фиг. 2 и 3 в виде заштрихованных фигур.

Начиная с момента времени % / , при котором не происходит ограничения сигнала х, разностный.сигнал обратной полярности с выхода элемента сравнения 5 не поступает, на вход интегратора 3 через диод 9 (или 10), а подается через диод 11 (или 12) на вход, интегратора 4, на вторую обмотку реле 7 (,для поддержания его в сработанном состоянии на время ком.пенсации).и на вход элемента с ограничением i, где разностный сигнал суммируется с управляющим сигналом х компенсируя тем самым влияние ограничения помехи (см.фиг.2). Суммирование сигналов в течение интервала времени от Vj, позволяет задер жать состояние насыщения. Это приводит к тому, что первая (основная) гармоническая составляющая выходного Сигнала у элемента с ограничением, изображенная на фиг. 2 штрих-пунктирной линией, отстает по фазе на величинуV,ОТ входнбго сигнала х. Фазовое запаздывание управляющего

игнала может ухудшить динамические войства автоматической cиcтe ЯJ.

Для устранения этого недостатка редлагается задерживать суммирование компенсирующего сигнала f с входным сигналом (фиг.З). Первая гароническая составляющая выходного сигнала у элемента с ограничением 1, изображенная на фиг.З штрих-пунктирной линией, опережает по фазе на величину -Jf входной сигнал х за счет задерживания компенсирующего сигнала f.

Задерживание компенсирующего сигала f оцуществляется путем включения в работу реле времени 15.

Как только выходной сигнал элеента сравнения 5 достигнет уровня срабатывания релейного элемента 13, который меньше величины насыщения В, ри выходе сигнала х из зоны насыщения, -то включается в работу реле времени 15 с помощью замыкающих контактов 14 релейного элемента 13. ереключающие контакты 16 реле вреени 15 подключают источник постоянного тока к третьей обмотке поляризованного релейного элемента 7.

Третья обмотка релейного элемен- . та 7 включена встречно второй обмотке. Поэтому релейный элемент 7 отпускает, так как подпитывающее действие второй обмотки скомпенсировано магнитным потоком третьей обмотки. Выходной сигнал элемента сравнения 5 на вход элемента с ограничением 1 не поступает. Переключающий контакт 16 реле времени 15 занимает нейтральное положение. По истечении интервала времени от У ДО (Фиг. 3) реле времени 15 с помощью своих переключающих контактов 16 подключает источник постоянного тока к четвертой обмотке релейного элемента 7 и возвращается в исходное состояние. Релейный элемент 7 срабатывает и подключает с помощью своих переключающих контактов выход элемента сравнения 5 ко входу элемента с ограничением 1, ко входу интегратора 4 и второй обмотке релейного элемента 7.

Выходной сигнал элемента сравнения .5 суммируется с входным сигналом X в интервале времени от Ч до , что повышает среднее значение ( полезную составляющую) выходного сигнала у элемента с ограничением 1, создает форсировку управляющего сигнала по первой (основной) гармонике. Од- . новременно в интервале оту до интегратор 4 интегрирует выходной сигнал элемента сравнения 5. Выходные сигналы интеграторов 4 и 3 сравниваются с помощью элемента сравнения 6. . ,

Когда разностный сигнал на .выходе элемента сравнения 6 станет равным нулю, релейный элемент 8 отпускает

и своим разкв: кающим контактом разряжает интегратор 3, а переключающим контактом - интегратор 4 и отключает выход элемента сравнения 5 от входа элемента с ограничением 1 и от второй обмотки релейного элемента 7. Релейный элемент 7 тпускает и своими контактами приводит устройство компенсации в исходное положение.

Интервал работы реле времени 15 следует установить в соответствии с .

o максимально возможным значением частоты помехи, которая входит в спектр полосы пропускания системы автоматического управления. Если частота помехи превышает полосу пропускания

5 системы автоматического управления, то ее фазовый сдвиг по отношению к полезному сигналу не влияет на запас устойчивости системы п6 и на ее динамические свойства.

0

В том случае когда частота помехи уменьшается значительно, суммирование компенсирующего сигнала может начаться не в момент Ч , а раньше. Тогда фазовое опережение , вносимое компенсирующим сигналом, будет

5 несколько меньше.

Положительный эффект от использования изобретения в системах автоматического управления состоит в том, что на 2% повышается точность уст0ройства при наличии помехи, параметры которой близки к параметрам полезного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для компенсации помех по авт.св. 484493, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены реле времени и третий релейный элемент, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, вход реле времени через замыкающие контакты третьего релейного элемента подключен ко входу второго интегратора, третья и четвертая обмотки перво1ч релейного элемента через переключающие контакты реле времени подключены к источнику постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Karybakas С.А. Nonlinear integrator With rero phase shift IEEE Trans. Tnd Electron and Contr. Inst1977, 24, 2, c. 150-152.

rum

2.Авторское свидетельство СССР

60 462163, Kji. G 05 В 5/00, 01.06.73.

3.Авторское свидетельство СССР №484493, кл. G 05.В 5/01, 15.09.75 (прототип).

ч

N

Г;

Jff

t2