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

Изобретение относится к автоматическому управлению и может найти применение в следящих системах, условия работы которых требуют повышенной помехозащищенности.

Известно нелинейное корректирующее устройство для повышения точности коррекции, без уменьшения запаса устойчивости, содержащее блок сигнатуры, вход которого подключен через блок выделения модуля сигнала : сяиибки.к первому входу множительного блока и через первый усилитель к первому входу первого сумматора} второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу множительного блока, а выход - ко второму входу первого сумматора, второй и третий усилители, причем выход блока сигнатуры через второй усилитель соединен со вторым выходом множительного блока, а через третий усилитель - со вторым входом второго сумматора ijНедостатком такого устройства является то, что в условиях действия внешних помех значительно снижается точность нелинейного корректирующего устройства.

Известно нелинейное корректирующее устройство для динамических систем с ограничением при двухстороннем ограничении сигнала помехи с увеличением среднего значения управляющего сигнала, содержащее первый коммутатор, выход которого связан со входом элемента с ограничением, источг ник постоянного напряжения, подк.пюченный ко входу первого коммутатора, элемент сравнения, входы которого

10 подключены ко входу первого коммута,тора и выходу элемента с ограничением, а выход через второй коммутатор ко входам первого и второго интеграторов, в цепь обратной связи которых

15 включены выпрямительные элементы, выходы первого и второго коммутатора связаны с управляющими входами первого коммутатора, фиксатор периода изменения управляющего сигнала, тре20тий коммутатор и третий интегратор при этом выход третьего интегратора подключен к управляющему входу второго коммутатора, а вход - ко входам первого коммутатора и фиксатора пе25риода изменения управляющего сигнала, выход которого через третий коммутатор связан со входами интегратора L2J.

Недостатком данного устройства

30 является то, что в условиях интенсивных помех в устройстве происходит недопустимо большой сдвиг фазы пол.езного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является псе долинейное корректирующее устройство для повышения порядка астатиэма содержащее интегратор, блок выделения модуля, вход которого соединен со входами фильтра и первого реле, блок умножения, второй вход которог через второе реле соединен с выходо фильтра, выход третьего реле через второй блок умножения соединен со вторым входом первого сумматора, вт рой сумматор, входы которого соедин мы соответственно с выходами первого и второго реле, а выход - со входами третьего реле и интегратора, выход которого соединен со вторым входом второго блока умножения.fs. Однако при работе в шумах корректирующее устройство не может обеспечить необходимой точности. Целью изобретения является повышение динамической точности при раб те в шумах. Поставленная цель достигается введением второго блока выделения модуля, трех аналоговых запоминающих элементов, двух формирователей управляющих импульсов, второго интегратора, источника опорного напря жения, линии задержки, сравнивающего устройства, квадратора и управля емого делителя напряжения, причемвыход первого реле соединен с первы входом блока умножения, выход котор го соединен со входом первого форми рователя управляющих импульсов, пер вый выход которого соединен с первым входом первого аналогового запо минающего элемента и с первым входо первого интегратора, а второй выход соединён с первым входом второго aH логового запоминающего элемента; вх второго блока выделения модуля соединен с выходом фильтра и с первым входом управляемого делителя напряжения, а выход соединен со вторым входом первого аналогового запоминающего элемента, выход которого со динен со вторым входом первого инте гратора, выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого через второй аналоговый запоминающий элемент соединен с выходом первого блока выделения модуля; выход сравнивайщего устройства через второй формирователь управляющих импульсов соединен с первым входом третьего аналогового запоминающего элемента, а через линию задержки - с первым входом второго интегратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения/ а выход через третий аналоговый запоминающий элемент и квадратор соединен со вторым входом управляемого делителя напряжения. На чертеже представлена функциональная схема нелинейного корректирующего устройства. Схема включает в себя фильтр 1, первое реле 2, вход которого соединен со входом фильтра 1, второе реле 3, вход которого соединен с выходом фильтра 1, первый блок выделения модуля 4, вход которого соединен со входом реле 2, второй блок выделения модуля 5, вход которого соединен со входом реле 3, блок умножения б, первый вход которого соединен с выходом реле 2, а второй вход - с выходом реле 3,, первый формирователь управляющих импульсов 7, вход кото рого. соединен с выходом блока умножения б, второй формирователь управляющих импульсов 8, перйый аналоговый запоминающий элемент 9, вход которого соединен с выходом блока выделения модуля 5, а управляющий вход с первым выходом фо |мировате.ля управляющих импульсов 7, второй аналоговый запоминающий элемент 10, вход которого соединен с выходом блока выделения модуля 4, а управляющий вход - со вторым выходом формирователя управляющих импульсов 7, третий аналоговый запоминающий элемент 11, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 8, источник опорного напряжения 12, первый интегратор 13, вход которого соединен с выходом аналоговс го запоминающего элемента 9,а управляющий вход - с первым выходом формирователя управляющих импульсов 7, второй интегратор 14,вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 12, а выход - со входом аналогового запоминающего элемента 11, сравнивающее устройство 15, первый вход которого соединен с выходом интегратора 13, а второй вход - с выходом аналогового запоминающего элемента 10,линию задержки 16, вход которой соединен с выходом сравнивающего устройства 15 и со входом формирователя управляющих импульсов 8, а выход - с управляющим входом интегратора 14, квадратор 17, вход которого соединен с выходом аналогового за- поминающего элемента 11, управляемый делитель напряжения 18, вход которого соединен со входом блока выделения модуля 5, а управляющий вход с выходом квадратора 17. Нелинейное корректирующее устройство работает следующим образом. .На фильтре 1 происходит сдвиг по фазе в сторбну отставания и измене ние по амплитуде входного сигнгша U На реле 2и 3 происходит выделение знака сигналов U и U; соответственно. Блок умножения 6 вырабатывает прямоугольный разнополярный сигнал, изменение знака которого соответствует моментам начала и конца совпадения знаков прямоугольных сигналов U- и Пи . На формирователе управляющих импульсов 7 происходит выделение положительного и отрицательного перепадов выходного сигнала блока умножения. 6, а также их задержка по времени. Сигнал, соответствующий отрицательному перепаду, подается на аналоговый запоминающий элемент 10 в к ачествё управляющего сигнала, что позволяет запоминать модуль сигнала и с выхода блока выделения модуля 4 именно в момент окончания совпадения знаков сигналов U и U плюс некоторое время задержки t, определяемое формирователем управляющих импульсов 7. Сигнал, соответствующий положительному перепаду, подается на аналоговый запоминающий элемент 9 в качестве управляющего сигнала, что позволяет запоминать модуль сигнала U2 с выхода блока вы-деления модуля 5 в момент начала совпадения знаков сигналов U и . плюс то же время задержки t . Так как отношение запомненных таким образом на аналоговых запоминающих элементах 9 и 10 сигналов и U. пропорционально текущей частоте входного сигнала U , то для формирования сигнала, соответствующего такому отношению на интеграторе 13, происходит интегрирование запомненного на аналоговом запоминающем элементе 9 сигнала Uj. / причем интегратор обнуляется тем же управляющим импульсом с первого выхода формирователя управляющих импульсов 7, который идет на управление аналоговым запоминающим элементом 9. На входы сравнивающего устройства 15 подается запомненное значение сигнала U и линейно-изменяющийся сигнал с выхода интегратора 13, В результате на выходе сравнивающего устройства 15 формируется импульс, передний фронт .которого соответствует моменту начала совпадения знаков сигналов U и и плюс время задержки t, , а задний фронт - моменту сравнения сигн&лов с выхода аналогового запоминающего элемента 10 и интегратора 13, т.е. длительность импульса с выхода сравнивающего устройства 15 пропорциональна текущей частоте входного сигнала U . Теперь необходимо длительность импульса преобразовать в постоянное напряжение, для чего интегратор 14 интегрирует эталонное напряжение с источника опорного напряжения 12, начиная с момента времени, соответствующего переднему фронту импульса с выхода линии задержки 16, которая задерживает импульс с выхода сравнивающего устройства 15 На время t4 кончая моментом времени, соответствующим заднему фронту импульса с выхода линии задержки 16. Амплитуда треугольного импульса на выходе интегратора 14 пропорциональна текущей частоте

0 входного сигнала и и она запоминается по своему максимуму на ангшоговом запоминающем элементе 11 по уп-равляющему импульсу с выхода формирователя управляющих импульсов 8.

5 Запомненное на аналоговом запоминающем элементе 11 значение сигнала, пропорциональное текущей частоте входного сигнала 1) , возводится в квадрат на квадраторе 17 и подается в качестве управляющего сигнала на управляемый делитель напряжения 18, который изменяет амплитуду сигнала U,j, в соответствии с текущей частотой входного сигнала U . Тем самым удается получить отдельно амплитудную характеристику нелинейного корректирующего устройства, зависящую, в основном, от числа квадраторов, введенных в устройство, и фазовую его характеристику, зависящую от фазовой

0 характеристики фильтра 1 и задержек t и t. Поэтому введение такого нелинейного корректирующего устройства в замкнутую автоматическую систему т-гажет повысить динамическую точность

5 системы ( 2 раза).

Применение данного устройства обеспечивает возможность более эффективного подавления шумов без ухудшения качества переходного процесса. Это объясняется тем, что обеспечиваются условия построения амплитудной характеристики высокого порядка при наличии фазового сдвига меньше 180.

Формула изобр.етения

Нелинейное коррёктирующее устрой- ство, содержащее интегратор, блок выделения модуля, вход которого соединен с входами фильтра и первого реле, блок умножения, второй вход которого через второе реле соединен с выходом фильтра, отличаю5 щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности, введены второй блок выделения модуля, три аналоговых запоминающих элемента, два формирователя управляющих импульсов, второй интегратор, источник

опорного напряжения, линия задержки, сравнивающее устройство, квадратор и управляемый делитель напряжения, причем выход первого реле соединен

5 с первым входом блока умножения, вы