Нелинейное корректирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G05B5/01 

(54) НЕЛИНЕЙНОЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относигся к нелинейным цинамическим корректирующим устройствам электромеханических и электрогис - равлических слецящих привоцов, т.е. приводов, содержащих элементы с насыщением.. Известны нелинейные корректирующие устройства,, содержащие послецовательно соединенные фазосдвигающее звено, переключатель и сумматор, второй вход которого через пропорционага ное звено соединен со входом фазосдвигающего звена, а выход - со входом йеяинеййого элемента с насыщением, а двухполярный релейный элемент, вхоа которого соецй нен с выходом сумматфа, а выход - с - управляпощим входом переключателя tj и

Недостатком известных устройс1в ЯРВ- ляегся то, что линейная зона приБоцв мйкет быть расщирена не более,, чем в цва раза, что в большинсгве случаев не соответствует требуемому цинамическому диапазону сигнала управления. Еслн же

в роли нелинейного элемента с насьвцением выступает исполнительный механизм, то требуется введение дополнительного сервопривода, что ведет к неогфавданному усложнению силовой части системы, ухудщению ее массово-габаритных показателей и надежности.

Наиболее близким по технической сущности является нелинейное корректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные фазосдвигающее звено, переключатель, сумматор и нелинейный элемент с насыщением, причем вто-; рой вход сумматора через пропорциональное звено соединен со входом фазосдвнгающего звена, а выход через двухполяр)- ный релейный элемент соединен с управ.ляющим входом перключателя З . .

Недостатком извес.гного устройства является его высокая чувствительность к помехам, которые всегда имеют место в реальных системах уцравления. Низкая помехозащищенность известного корректирующего тройства становятся очевицной в том случае, когда на его вход поступает сигнал управления в Ьиае суммы постоянной или медленно меняющейся ссх:тавл5пощей, превьпиающей зону нечув- сгвительности, и гармонической помехи сравнительно малой амплитуды. В этих условиях постоянная или медленно меняющаяся составляющая сигнала управления на выход корректирующего устройства не прохоаит, что веает к неработоспособности автоматической системы в целом. Кроме т го, эффективность известного корректирующего устройства проявляется лишь при колебательных переходных процессах. Все это сужает область применения известного корректирующего устройства. Целью изобретения является повышение помехозащищенности и расширение области применения устройства. Поставленная цель достигается тем, что в нелинейном корректирукщем устройстве., содержащем двухполярный релейный элемент и последовательно соединенные фазосдвигающее .звено, переключатель и нелинейное звено с насыщением, а выход переключателя через двухполярны релейныГ) элемент соединен с управляющи входом переключателя, дополнительно вхо фазосцвигающего звена соединен со вторы сигнальным входом переключателя. На фиг. I представлена блок-схема прецлагаемого устройства; на (jwr. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит фазосдвигающее звено 1, переключатель 2, нелинейное звено 3 с насьпцением, блок 4 выделения модуля, однородный пороговыйэлемент 5 двухполярный релейный элемент 6. - входной сигнал, U| - выходной сигнал i - ого функционального элемента, DO- порог срабатывания однополярного порогового элемента 5. Составные элементы устройства обладают следующими характеристиками. Переключатель 2 - Uj (U, , если Uj О lUgx, если Us l Нелинейное звено 3 с насыщением Гс ecmOf в, Ujj Uiec/ra/Uj/AB, -С ecnHUj,-B Блсж 4 выделения модуля - Уц Однополярный порогсшый элемент 5 ,. Го, если Ub4UQ 541, епли и,,и Необходимым условием работы устройства является выполнение неравенсгва fj tTg , rneTj- время срабатьюания пе реключателя 2, ty - время срабатывания однополярного порогового элемента 5. Работа нелинейного корректирующего устройства при гармоническом сигнале управления Ujj Ukv, sin a)i- поясняется временными анаграммами (фиг, 2 и 3). До тех пор, пока амплитуда сигнала на входе нелинейного звена 3 с насыщением не превышает величины порога однополярного порогового элемента 5 DO, корректирующее устройство не влияет на работу системы. Если же амплитуда выходного сигнала переключателя 2 0 превышает величину Uj,, амплитуда входного сигнала Ugx не превышает некоторого значения Up , определяемого из уравнения ои сзгиUH- A(uj) f- асе si и -7- fCO(0. Uh где A(u)) - амплитудно-частотная характеристика фазосдвигающего звена 1, ((tf) - фазочастотная характеристика фазосцвигающего звена 1, то работа устройства происходит в соответствии с временной диаграммой (фиг. 2). На интервале времени (t,, , tg, ) UQ , следовательно Uj 0 HUj Ц,в момент времениtj . происходит переключение элемента 5 и на- интервале (tg ,1-)0$ -1 и U2 Ug,. . В промежутке времени (tj , tt, ) корректирующее устройство переходит в режим стабилизации, при котором за счет высококачественных переключений среднее значение стгнала поддерживается равным величине Uo . При этом фаза выходного сигнала нелинейного элемента с насыщеHKeM-3Uj совпадает с фязой выходного сигнала фазосцвйгающего звена IU и работа системы не зависит от корректирующего устройства. При превьпиении амплитудой сигнала управления Ug, значения Ulcp, определяемого из уравнения (1), работа устройства .происходит в соответствии с временной диаграммой ((jfflr. 3). На интервале времени (t ,-t ) выходной сигнал блока 4 выделения модуля о , слеаоватет.но, выходной сигнал однополярного порогового элемента 5 Uj 1 и выходной сигнал переключателя 2U w На промежутке (tj, ,3 ) корректирующее устройство переходит в режим стабилизации, далее, цикл работы повторяется. В этом случае выходной сигнал нелинейного звена 3 с насыщениемUj имеет относительно выходного сигнала звена I Ц опережающий сдвиг фазы, равный дЧ - f (и) - arcsin Uo/и . Таким образом, с увеличением амплитуды входного сигнала (т.е. сигнала уиравления системы автоматического управления, содержащий нелинейное звено с насьпцением) корректирующее устройство уменьщает запаздывание сигнала, чт ведет к улучшению динамических показателей системы, а в случае условно устойчивой системы придает ей абсолютную устойчивость. В услсжно-устойчивой системе управления, имеющей в линейной зо не запас по фазе не менее 45 - 50° , с помощью данного корректирующего устройства может быть получен переходной процесс практически без перерегулирования при увеличении входного сигнала, в 20 - 30 раз превышающего зону линейности нелинейного звена 3 с насыщением Причем устройство не теряет работоспособности даже при значительном уровне помех во входном сигнале. Форму л а изобретения Нелинейное корректирующее ycтpoйcтвo содержащее пэухполярный релейный .элемент и последовательно соединенные фа- зосдвигающее звено, переключатель в нелинейное звено с насыщением, а выход переключателя через двухполяриый релейный 1Элемент соединен с управляющим входом переключателя, отличающееся тем, что, с целью повышения .помехозащищенности и расширения области применения, устройства,, в нем вход фазосдвигающего звена соединен со вторым сигнальным входом переключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1.Патент США N 4О52598, кл. 364-113, опублик. 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2763855/18-24), кл. GO5 В 11/16, 1979. 3.Патент США № 3938017, кл. 318-61О, опублкк. 1976 (прототип).