Релейная система регулирования Советский патент 1982 года по МПК G05B11/16 

(54) РЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРСвАНИЯ

Изобретение относится к технике, автоматического регулирования и может быть использовано, например, в обаруцо вании для автопилотирования летательно го аппарата. Известны релейные системы регулирований, построенные на основе использования инвариантных свойств релейной системы, работающей в колебательном режиме Недостаткакш этих систем являются низкая их точность и ограниченные функ циональные возможности в широком диапазоне изменения параметров объекта. Наиболее близким к изобретению тех ническим решением является релейная система регулирования, содержащая источник уровня ограничения, интегратор, задатчнк, первйй индикатор, последовательно соединенные первый усилитель с переменным коэффициентом, исполнительный орган, объект регулщэования, датчик, первый элемент сравнения, узкоп лосный фильтр, реле и сумматор, последовательно соединейные первый источник напряжения, второй элемент сравненияи блок согласования, последовательно соединенные генератор, фазометр и второй индикатор, последовательно соед№ненные второй источник напряжения Е третий элемент сравнения, второй и третий входы первого элемента сравнения, подключенные соответственно к выходам задатчика и генератора, вторые вхо.ды второго и третьего, элементов сравнения соединены с выходом узкополосного фильтра, вторым входом фааоме- а и входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выходы источника уровня ограничения и третьего элемента подсоединены соответственно к вторым входам реле и блока согласовбшия, выход фазометра соединен с первым Входом первого усилителя с переменным коэффициентом 2J. Недостатком этой системы является ограниченность ее функциональных возможностей при изменении в широком

диапазоне постоянной времени пикейного объекта первого порядка. Это вызвано наличием зоны нечувствительности у реле, нелинейных искажений в звеньях системы и др.

Цель изобрете1шя - расширение функциональных возможностей релейной системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит фильтр с переменными параметрами и второй усилитель с переменным коэффициентом, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам узкополосного фильтра и блока согласования, а выход второго усилителя с переменным коэффициентом соединен с входом первого индикатора, первый и второй входы фильтра с переменными параметрами соединены соответственно с выходами сумматора и блока согласования, а его ВЫХ.ОД соединен с вторым входом первого усилителя с переменным коэффициентом.

На чертеже приведена блок-схема релейной системы регулирования.

Релейная систему регулирования содержит объект 1 регулирования, например летательный аппарат, исполнительный орган 2, например рулевую машину, первый усилитель 3 с переменным коэффициентом, фильтр 4 с переменными параметрами, например на операционном усилителе, сумматор 5, реле 6, источник 7 уровня ограничения, интегратор 8 второй индикатор 9, фазометр 1О, второй усилитель Не переменным коэффициентом, первый индикатор 12, второй элемент 13 сравнения, блок. 14 согласования, третий элемент 15 сравнения, узкополосный фильтр 16,. первый 17 и второй 18 источники напряжения, датчик 19 например угловой скорости, первый элемент 20 сравнения, генератор 21 и задатчнк 22.

Регулирующее воздействие на объект 1 осуществляет исполнительный орган 2 в соответствия с сигналами, поступающими на его вход через первый усилитель 3 с переменным коэффициентом, фильтр 4 с переменными параметрами и сумматор 5 с сигнального и управляющего входов реле 6.

На сигнальный вход реле -6 поступает с источника 7 уровня ограничени

Сигнал на управляющий вход реле 6 подается с первого элемента 2О сравнения, где он формируется в виде соотношения иди разности сигналов с датчика

19, задатчика 22 и колебашсй с генератора 21. Причем этот сигнал предвари- тельно преобразуется узкополосным фильтром 16.

5Колебания с генератора 21 линеаризуют характеристику реле 6. За счет соединения интегратора В параллельно реле 6 обеспечиваются условия инвариантности системы к изменению постоянной време- 10 ни объекта 1, описываемого дефференци- альным уравнением первого порядка. Поэтому сигнал с фазометра 10, зависящий от разности фаз колебаний в системе, и с генератора 21, будет функцией в осноJ5 вном только от коэффициента передачи объекта 1. Сигналом с фазометра 10 корректируется коэффициент передачи усилителя 3.

Таким образом, в релейной системе

JQ регулирования обеспечиваются условия инвариантности к изменению параметров объекта 1. Это свойство системы позволяет зафиксировать с помощью индикаторов 9 и 12 информацию соответствен25 но о коэффициенте передачи и постоянной времени объекта 1.

Расщирение функциональных возможностей релейной системы в щироком диапазоне изменения параметров объекта 1 достигается за счет устранения зоны нечувствительности реле 6 и нелинейных искажений в звеньях системы. Для этого уровень сигналов с источников 17 и 18 соответствует минимально и максимально допустимой амплитуде колебаний на упра вляющем входе реле 6. Сигналы с элементов 13 и 15 сравнения появляются только при амплитуде колебаний на управляющем входе реле 6 соответственно ниже минимально допустимого и вьЕце максимально допустимого уровня. При этом алгоритм коррекции фильтра 4 выбирается, например, из условия обеспечения максимально допустимого уровня амплитуды колебаний на управляющем де реле 6 (при текущем значении амплитуды колебаний выще этого уровня) и из условия, обеспечения минимально допустимого уровня амплитуды колебаний на управляющем входе реле 6 (при ампли50 туде колебаний ниже этого уровня). Это может реализоваться за счет использования сигналов противоположного знака с элементов 13 и 15 сравнения, а также введения в фильтр 4 устройств, переклю55 чающих в соответствии с полярностью указанных сигналов.

За счет коррекции усилителя 11с перемезшым коэффициентом удается выделить информацию о изменении только постоянной времени объекта 1. Введение в усилитель И переключающих устройств позволяет y iecTb полярность сигналов с блока 3.4. С помощью узкополосного фильтра 6 обеспечивается выбор требуемой амплитуды колебаний по управляющему входу реле 5. Влияние узкопопосного фильтра 16 на динамические свойства системы может быть учтено щэипроектировании исполнительного органа 2. Таким образом, изобретение обеспечивает инвариантное управление при широком диапазоне изменения параметров линейного объекта первого порядка, что расширяет функциональные возможности системъи .Формула изобретення Релейная система регулирования, содержащая источник уровня ограничения, интегратор, задатчик, первый индикатор, последовательно соединенные первый усилитель с переменным коэффициентом, исполнительный орган, объект регулирования, датчик, первый элемент сравнения, узкополосный фильтр, реле и сумма тор, последовательно соединенные первый источник напряжения, второй элемент сравнения и блок согласования, по следовательно соединенные генератор, фазометр и второй индикатор, последова тельно соединенные второй источник напряжения и третий элемент сравнения. 46 второй и третий входы первого элемента сравнения подключены соответственно к выходам задатчика и генератора, вторые входы втсрого и третьего элементов сравнения соединены с выходом узкополосного фильтра, вторым входом фазометра и с входом интегратора, выход которого соединен с вторым входом сум- матера, выходы источника уровня ограгниченкя и третьего элемента сравнения подсоединены соответственно к втсрым входам реле и блока согласования, выход фазометра соединен с первым входом первого усилителя с переменным коэффициентом, от-личающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она содержит фильтр с переменными параметрами и второй усилитель с переменным коэффициентом, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам узкополосного фильтра и блока согласования, выход второго усилителя с первым коэффициентом соединен с входом первого индикатора, первый и второй входы фильтра с переменными параметрами соединены соответственно с выходами сумматора и блока согласования, а его выход - с вторым входом первого усилителя с переменным коэффициентом. Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 391533, кл. G 05 В 11/16, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР N 729550, кл. G 05 В 11/16, I960 , (прототип).