Регулирующее устройство с релейной характеристикой Советский патент 1981 года по МПК G05B11/16 

(54) РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С РЕЛЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

I

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах регулирования температурного режима технологических процессов, позиционных приводах промышленных роботовманипуляторов, в системах управления металлорежущих и деревообрабатывающих станков, электроннолучевых установок, в сварочных и чертежных машинах, в фотолитографическом оборудовании, следящих системах, автоматических компенсаторах, системах стабилизации летательных аппаратов и т. п.

Известен регулятор с релейной характеристикой, содержащий последовательно соединенные индикатор экстремумов, релейный блок и нуль-орган, второй вход которого присоешшен ко входу индикатора экстремумов, связанного с источником входного сигнала, другие выходы индикатора экстремумов соединены с источником задающего сигнала 1 .

Недостатком известного устройства является сложность, связанная с труоностями изготовления индикатора зкст1эе мумов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулир) ющее устройство с релейной характеристикой, содержащее блоки сравнения н диф ференцирующий элемент, входы которых соединены со входом устройства выход первого блока сравнения соединен со в.х( дом элемента И, другой вход которого

10 через элемент ИЛИ соединен с выходом второго блока сравнения, выход ци ерек- цирующего элемента соединен со входом первого нуль-органа| 2j.

Недостатком этого устройства являет

15 ся низкая точность, это объясняется тем, что в установившемся режиме устройство не использует информации о значении регулируемой координаты, а регулирующее воздействие формируется лишь в

20 зависимости от знака производной. При этом для известного устройства характерно наличие постоянной составляющей ошибки регулирования, величина которой

3

меняется в зависимости от начальных условий, внешних воздействий и т.д.

Цель изобретения - повышение точности устройства за счет устранения постоянной составляющей ошибки регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные масштабирующий усилитель, сумматор и второй нуль-орган, выход которого соединен со вторым- входом элемета ИЛИ, вход масштабирующего усилителя соединен с выходом дифференцирующег элемента, второй вход сумматора соеди иен с выходом первого нуль-органа, третий вход - со входом Щ1с{4еренцирующего элемента.

На 4иг. 1. представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - фазовьге траектории системы.

Устройство содержит блоки сравнения 1 и 2, дифференцирующий элемент 3, элементы И 4 и ИЛИ 5, первый нульорган 6, масштабирующий усилитель 7, сумматор 8, второй нуль-орган 9,

Устройство работает следующим образом.

БЛОКИ сравнения 1 и 2 фиксируют превышение регулируемой координатой X соответственно значений О и Ь . ле d и() определяют ширину петли гистерезиса релейной характеристики ( t) С() и заданное значение регулируемой координаты ()/2. Дифференцирующий элемент 3 вычисляет значение первой производной регулируемой координаты )(, знак которой определяется первым нуль-органом 6. Сумматор 8 сов.MScTH Qi с масштабирующим усилителем 7 .формирует на входе второго нуль-органа 9. , соответствующий сумме 5 Х+КХ+ NegTiX,

где К - -.коэффициент; усиления усилителя М- амплитуда выходного сигнала

первого нуль-органа 6. Второй нуль-органа 9 определяет знак этой суммы и выдает на второй вход элемента ИЛИ 5 логический сигнал 1, если5 О, и О, если . Выходнью сигналы блоков сравнения 1 и 2 соответствуют логической 1 при , а при н ушении одного из неравенств на выходе соответствующего блока сравнения появляется логический О Логические элементы И 4 и ИЛИ 5 реазуют с/юдутощую логическую функцию

I () Ъ)м( )1,

662,.4

причему 1 соответствует отрицательное значение управляющего воздействия на выходе элемента И 4, а 0 - положительное.

Устройство работает следующим образом.

При большом отклонении регулируемой координаты X от заданного значения CtH Q)/2 выполняется одно из условий:

либо , либо X.. В первом случае из (1) следует, что 1, во втором - У О, т.е. на обьект поступает регулирующее воздействие, противоположное по знаку отклонению

5 X-(01+13)/2. В результате величина X изменяется, приближаясь к значению (Q+ID)/2, Пороги срабатывания О и Ь блоков сравнения 1 и 2 выбираются так, чтобы исключить существование колебаний,

0 амплитуды, большей () /2, Поэтому регулируемая координата попадает в область ), где управляющее воздействие формируется в зависимости от знака 5. Значение М, входящее в выражение

5 ДЛЯ 6, выбирается равным амплитуде наименьших котюбаний, соответствующей управлению по знаку производной. Коэффициент усиления К масштабирующего усилителя 7 определяется из условия квазиоп-

Q тимального по времени установления автоколебаний с амплитудой М и постоянной составля7ощей ошибки, равной О. В результате, независимо от начальных условий, устройство обеспечивает установление в системе регулир.ования единственного устойчивого периодического режима амплитуды М, среднее значение которого равно (а+Ь) /2.

При нг стройке устройства сначала jjc- танавливают значения О п Ъ так, чтобы подавить автоколебания амплитуды, большей (d-t))/2. Затем величина М подбирается амплитуде колебаний, возниКающих в 3OHeQ X fa.;a значение коэффициента таким, чтобы фазовая траектория, проходящая через точку (О , -О) или (t). О) достигала предельного цикла за одно переключение.

Таким образом, введение в устройство новых элементов (масштабирующего уси-

5® лителя, сумматора и нуль-органа) позволило исключить постоянную составляющую ошибки и повьюить тем самым точность регулирования. Использование этого усгройства в системах регулирования пара-

55 метров технологических процессов, в позиционных приводах станков с числовым програмным управдкнием и т. о. позволит повысить Качество выпускаемой продукции 56 (за счет более точного собгаодения тех нологических режимов). Формула изобретения Регулирующее устройство с релейной характеристикой, содержащее блоки сравнения и дифференцирующий элемент, входы которых соединены со входом устройства, выход первого блока сравнения соединен со входом элемента И, другой вход.которого связан с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединён с выходом второго блока сравнения, выход дифференцирующего элемента соединен со входом первого нуль-органа, отличающе еся тем, что, с целью повышения To tФиг f ности регулирования, оно содержит последовательно соединенные мвсшгабн- рующий усаттепь, сумматори второй нуга -орган, выход которого соедянен со вторым входом элемента ИЛИ, вхоа масштабирующего усилителя соединен с в ходом дифференцирующего элемента, второй вход сумматора соеданен с выходом первого нуль-органа, а третий вход со-входом дифференцнрукшего элемента. Источники информация, принятые во внимание сфи экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 631864, кл. G О5 В 11/16, 1976. 2,Авторское свидетельство СССР N 304552, кл. Q О5 В 11/16, 1970 (прототип).