Экстремальный регулятор Советский патент 1982 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано в самонастраивающихся радиотехнических и радиоиэ мерительных системах, в частности, для настройки полосового фильтра с электронной перестройкой по частоте.

Известен экстремальный регуля-, тор 1, содержащий последовательно соединенные усилитель с амплитудным детектором дифференциатор, ключ и блок формирования управляющего напряжения, выход которого соединен с входом объекта регулированияу второй вход ключа соединен с выходом генератора импульсов, а выход объекта регулирования соединен с входом усилителя с амплитудным детектором.

Недостатком данного регулятора является сравнительно низкая надеж)1ость настройки на экстремум вследствие наличия обязательной ошибки настройки, равной 0,5-1,5 шага настройки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является экстремальный регулятор 2, содержащий последовательно соединенные усилитель с амплитудным детектором, дифференциатор, первый ключ и блок формирования управляющего напряже-.

ния, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через второй ключ соединен с выходом зсщатчика постоянного напряжения, а выход соединен с входом объекта регулирования, выход которого соединен с входом усилителя с амплитудным детектором, а выход дифференциатора соединен с вторым вхо10дом второго колюча. Данный экстремальный регулятор по сравнению с указанным выше обладает большой надежностью, так как обеспечивает более высокую точность настройки на экстремум, которая допускает ошибку настройки не более 0,5 шага настройки.

Недостатком известного регуляторая является невозможность изменения

20 первоначсшьной настройки, т.е невозможность автоподстройки. Для изменения параметров настройки необходимо кгикдый раз приводить регулятор в исходное положение и проводить но25вую настройку, что для реальных объектов часто бывает неприемлемым. Поэтому надежность настройки на экстремум при регулировании объекта с изменяющимися парс1метрами для таких 30 регуляторов является невысокой.

Цель изобретения - повышение надежности регулятора.

Поставленная цель достигается тем что в регулятор, содержащий блок формирования управляющего напряжения и первый ключ, последовательно соединенные усилитель с амплитудным детектором и дифференциатор, последовательно соединенные генератор импульсов и второй ключ, причем выход объекта регулирования соединен с входом усилителя с амплитудным детектором, выход блока формирования управляющего напряжения .сое;;инен с входом объекта регулирования, дополнительно включены первый и второй вентили, первый и второй делители частоты, блок задержки и третий ключ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования управляющего напряжения, выход дифференциатора соединен через первый вентиль с первым входом третьего ключа и с входом первого делителя частоты, а через второй вентиль с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, а выход первого ключа соединен с вторым входом второго ключа и через блок задержки - с третьим входом первого ключа, второй вход третьего ключа соединен с выходом второго ключа, третий вход которого через второй делитель частоты соединен с выходом генератора импульсов.

.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема экстремального регулятора; на фиг. 2 - кривая зависимости напряжения на выходе усилителя с амплитудным детектором

Upj,,y от напряжения ( на управляющем входе объекта регулирования.

/

Регулятор содержит объект 1 регулирования, усилитель 2 с амплитудным де.тектором, дифференциатор 3,

блок 4 формирования управляющего напряжения, первый и второй вентили 5 и 6, первый и второй делители 7 и 8 частоты, первый, второй и третий ключи 9, 10 и 11, блок 12 задержки, генератор 13 импульсов. Напряжение на выходе блока 4 формирования управляющего напряжения ступенчато возрастает при подаче импульсов на его первый вход и ступенчато уменьшается при подаче импульсов на его второй вход. Первый вентиль 5 пропускает отрицательные импульсы с выхода дифференциатора, а второй вентиль 6 положительные. Первый делитель 7 частоты имеет коэффициент деления два, а коэффициент деления второго делителя 8 частоты выбирается из условия К Tf, где Т-требуемая периодичность режима автоподстройки; f - частота импульсов генератора 13

импульсов. Блок 12 задержки осущест.вляет задержку прохождения импульса на время, равное длительности импульса с выхода дифференциатора 3. В качестве объекта 1 регулирования возьмем полосовой фильтр с электронной перестройкой по частоте.

Экстремальный регулятор работает следующим образом.

В исходном положении второй ключ 10 замкнут, первый ключ 9 разомкнут, третий ключ 11 соединяет свой второй вход с первьом выходом. Напряжение на выходе блока 4 формирования управляющего напряжения равно нулю. При включении генератора 13 импульсов импульсы с его выхода через второй ключ 10 и третий ключ 11 поступают на первый вход блока 4 формирования управляющего напряжения. Напряжение на управляющем входе объекта 1 регулирования ступенчато возрастает до точки с(фиг. 2). При этом напряжение на выходе усилителя 2 с амплитудным детектором увеличивается до величины, соответствующей точке с экстремальной характеристики, а на выходе дифференциатора 3 на каждом шаге настройки возникают положительные импульсы. На следующем шаге (точки d и d ) с выхода дифференциатора 3 снимается отрицательный импульс, который через вентиль 5 подается на первый . вход третьего ключа 11, который переключает свой второй вход с первого на второй выход. На следующих двух шагах настройка возвращается в точки с(с ) и b(b) . На выходе дифференциатора 3 возникает сначала положительный, а затем отрицательный импульс, который переключает третий ключ 11 в исходное положение и замыкает первый ключ 9, поступая на его второй вход через первый делитель 7 частоты. На следующем шаге настройка переходит в точку с(с). Положительный импульс с выхода дифференциатора 3 через вентиль 6 и первый ключ 9 подается на второй вход второго ключа 10 и через блок 12 задержки - на третий вход первого ключа 9. Второй ключ 10 размыкается, а через время задержки выключается первый ключ 9. Настройка останавливается в точке с(с ).

Через время Т на третий вход второго ключа 10 поступает импульс с выхода второго делителя 8 частоты. Второй ключ 10 замыкается, и начинается цикл автоподстройки. Работа регулятора во время цикла автоподстройки не отличается от работы при первоначальной настройке, только управляющее напряжение на входе объекта регулирования изменяется уже не с нуля, а со значения, установленного после предшествующего цикла на- 5 стройки или автоподстройки. Если перед началом цикла автоподстройки ра бочей точке соответствует точка с на экстремальной характеристике, то цикл автоподстройки закончится за 4 шага, при этом рабочая точка будет последовательно занимать положения Если начальной точкой будет точка а , то цикл автоподстройки закончится на 6 шагов (Ь , d, с , Ь.с ). Таким образом предлагаемый регулятор обеспечивает экстремальную настройку и периодическую автоподстройку объекта регулирования с мед ленно меняющимся положением экстремума относительно управляющего сигнала (для полосового фильтра такой р жим возможен при изменяющейся часто пропускаемого полезного сигнала);ко пенсирует (с заданной периодичностью отклонение от экстремальной настрой ки за счет изменения внешних услови (отклонение питающего напряжения, изменение параметров регулятора за счет изменения температурного режима и т.д.); обеспечивает точность настройки и автоподстройки не хуже 0,5 шага настройки. Формула изобретения Экстремальный регулятор, содержа щий блок формирования управляющего напряжения и первый ключ, последова тельно соединенные усилитель с амплитудным детектором и дифференциатор, последовательно соединенные генератор импульсов и второй ключ, причем выход объекта регулирования соединен с входом усилителя с амплитудным детектором, выход блока формирования управляющего напряжения соединен с входом объекта регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он содержит первый и второй вентили, первый и второй делители частоты, блок задержки и третий ключ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования напряжения, выход дифференциатора соединен через первый вентиль с первым входом третьего ключа и с входом первого делителя частоты,а через второй вентиль - с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с выходом первого делителя частоты, а выход первого ключа соединен с вторым входом второго ключа и через блок задержки - с третьим.входом первого ключа, второй вход третьего ключа соединен с выходом второго ключа, третий вход которого через второй делитель частоты соединен с выходом генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 631871, кл. G 05 В 13/02, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2902207/18-24, кл. G 05 В 13/02,1980 (прототип).

фиг. 1