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

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в оборудовании для автопилотирования летательных аппа- Известны релейные системы автоматического регулирования, построенные на основе использования инвариантных свойст релейной системы, работающей в колебательном режиме til . Недостаток известных систем - низкая точность. Наиболее близкой к предлагаемой яв ляется релейная система автоматического регулирования, содержащая задатчшс, последовательно соединенные первый источник питания, первое реле, первый сумматор, и исполнительный орган, Bbtход которого соединен со ьходом о(:гьекта, dподключенного выходом к последователь но соединенным датчику, первому элементу сравнения, фильтру и первому функциональноког преобразователю, последователь- но соединенные первый задатчшс уровня ограничения, второй элемент сравнения, первьй усилитель с переменным коэф4ициентом, первый индикатор, последовательно соединенные генератор, фазометр. второй функциональный преобразователь, интегратор, последовательно соединенные второй источник питания, второе реле, Бторой сумматор, последовательно соединенные второй источник уровня ограничения, третий элемент сравнения, второй усилитель с переменным коэффициентом, второй индикатор, выход задатчшса соедннен со BTopbiM входом первого элемента сравнения, второй вход первого функцио нального преобразователяПодключен к выходу второго элемента сравнения, второй вход фазометра соединен со вторыми входами первого реле и третьего элемев- сравнения и с выходом второго функционального преобразователя, вьпсоды фазометра, генератора и интегратора соединепы соответственно со вторыми входамн второго усилителя с переме1шым коэф3 I97 фициентрм, со вторым входом второго сумматора и со вторым входом первого сумматора С 2 3 . Недостатком иавес-гаой релейной систе мы аычэматического регулирований является ограниченность ее функциональных возможностей при изменении в широком диапазоне параметров линейного объекта первого . Это вызвано наличием зоны нечувствительности у первого и вто рого реле. Цель изобретения - расширение функциональных возмоз1шостей релейной систе мы автоматического регулирования. Эта цель достигается путем дополййтельного введения фильтра с переменными параметрами и последовательно соедине1шых функционального элемента и третьего усилителя с переменным коэф.фидиентом, второй вход которого подютючен к выходу первого функционального преобразователя, а вькод - ко. второму входу второго реле и ко вторым входам первого усилителя с переменным коэффициентом и второго элемента сравнения, выход фильтра « переменными параметрам соединен со вторым входом второго функ-, ционального преобразователя, а первый и второй входы - соответственно с выходами второго сумматора и третьего элемента сравнения, вход функционального элемента подключен к выходу фазометра. На чертеже приведена структурная схема релейной системы автоматического регулирования. Релейная система автоматического регулирования содержит объект (например, летательный аппарат) 1, исполнительный орган (например, рулевая машина) 2, первый сумматор 3, первое реле 0, первый источшос питания 5, интегратор 6, третий элемент сравнения 7, второй задатчик уровня ограничения 8, .втор функциональный преобразователь (например, на операционном усилителе) 9, фазометр 10, фильтр с переменными параметрами (например, на операционном усилителе) 11, второй усилитель с переменным коэффициентом 12, второй индика тор 13, второй сумматор 14, генератор 15, второй источник питания 16, второе реле 17, функциональный элемент (например, на noporoBbix элементах) 18, первый усилитель с переменным коэффицнентом 19, первый индикатор 20, третий усилитель с переменным коэффициензом 21, первый функциональный преобрадователь (например, на операционном 54 усилителе) 22, второй элемент сравнения (1юпример, пороговый элемент и операционный усилитель) 23, первый задат чик уровня ограничения 24, фильтр (например, на оперсдионном усилителе) 25, датчик (например, углобой скорости) 26, первый элемент сравнения 27 и задатчяк 28. Система работает следующим образом. Регулирующее воздействие на объект 1 осуществляет исполнительный орган 2 в соответствие с сигналами, поступаю щими на его вход через первый сумма- . тор 3 с сигнального и управляющего входов реле 4. Ца сигнальный вход первого реле 4 подается напряжение с первого источника питания 5. 1 На управляющий вход реле 4 поступаег сигнал со второго реле 17 после преобразования во втором сумматоре 14, в фильтре с переменными параметрами 11 и во втором функциональном преобрааователе 9. Напряжение на сигнальный вкод реле 17 поступает со второго источника питания 16. Сигнал на управляющий вход реле 17 поступает с первого элемента сравнения 27 после-преобразования в фильтре 25, в первом функциональном преобразователе 22 и в третьем усилителе с переменным коэффициентом 21. В первом элементе сравнения. 2.7 сигнал формируется в вице соотношения или раэнсюги сигналов с датчика 26 и аадагчика 28. Колебания с генератора 15 линеаризуют характеристики реле 4 и 17. За счет введения колебаний с генератора 15 на вкод второго сумматора 14 обеспечиваются условия неизменности общего коэффициента передачи системы. Сигналом с фазометра -в соответствие с алгоритмом, рассчитанным из условия неизменности фазы колебаний на управляющем входе первого реле 4, корректируется коэффициент передачи второго функционального преобразователя 9. Поскольку числитель передаточной функции цепи из параллельно соединенных первого реле 4 и интегратора 6 аналогичен знаменателю передаточной функции линейного объекта первого порядка 1, то в системе обеспечиваются условия инвариантности К изменению постоянной времени объекта 1. Для сохранения неизменным общего коэффициента передачи разомкнутой Ьис темы сигналом с. фазометра в соответствие с обратной аавнсимостью, реализованной на функциональном элементе 18, корректируется коэффициент перепачи третьего усилителя 21. Таким образом, в релейной системе выполняются условия инвари антности к изменению йараметров объекта 1. Это свойство позволяет реализоват с помошвю индикаторов 13 и 2О выделение информации соответственно о постоян ной времени и коэффициенте передачи объ екта 1. Расширение функциональных возможностей релейной системы в широком диапазоне измерения параметров объекта 1 достигается за счет устранения влияния зоны нечувствительности реле 4 и 17. Для этого уровень сигналов с задатчикоВ ограничения 8 и 24 выбирается равным кЛ1нимально допустимой амплитуде колебаний на управляющем входе соответственно реле 4 и 17. Сигналы с элементов сравнения 7 и 23, сформ1фованные в результате сравнения сигналов с задат чиков уровня 8 и 24 с текущим значением амплитуды колебаний на управляющем входе реле 4 и 17, будут только при текущем значении амплитуды колебаний в системе, ниже минимально Допусти мого уровня. Этими сигналами корректируются соответственно параметры фильтра 11 и коэффициент передачи функцио- нального преобразователя 22, а для Выделения информации о параметрах объекта - коэффициент передачи усилителей 12 и 19. Фильтр 25 обеспечивает требуемую амплитуду колебаний на управляющем входе реле 17. .Таким образом, в предлагаемомтехническом решении реализовано инвариантное управление в широком диапазоне изменения параметров линейного объекта первого порядка. Этим самым, например, улучшаются технико-экономические показатели средств автопилотирования. Формула изобретения Релейная система автоматического регулирования,, содержащая задатчнк, по- следовательно соединенные первый источник питания, первое реле, первый сумматор и исполнительный орган, выход которого соединен со входом объект подклю ченного выходом к последовательно сое- диненным датчику, первому элементу

974335 сравнения, фильтру и первому функциональному преобразователю, последовательно соединенные первый задатчик уровня ргра1тчения, второй элемент сравнения, первый усилитедь с переменным коэффициентом первый индикатор, последовательно соединенные генератор, фазометр, второй функциональный преобразователь, интегратор, последовательно соединенные второй источник питания, второе реле, второй сумматор, последовательно соединенные второй задатчик уровня ограничения, третий элемент сравнения, второй усилитель с переменным коэффициентом, второй индикатор, выход задатчика соединен со вторым входом первого элемента сравнения, второй вход первого функционального преобразователя подключен к выходу второго элемента сравнения, второй вход фазометра соединен со вторыми входами первого реле и третьего элемента сравнения и с выходом второго функционального преобразователя, выходы фазометра, генератора и интегратора соединены соответственно со вторым входом второго, усилит.еля с переменным коэффициентом, со вторым входом второго сумматора и со вторым входом первого сумматора., отличающаяся там, что, с целью расширения функциональных возможностей, релейная система дополнительно содержит фильтр с переменными параметрами и последовательно соединенные функциональный элемент и тре-. тий усилитель с переменным коэффициентом, второй вход которого подключён к выходу первого функционального преобразователя, а выход - ко второму входу второго реле и ко вторым входам первого усилителя с переменным коэффициентом и второго элемента сравнения, выход фильтра с переменнь1ми параметрами соединен со вторым входом второго функционального преобразователя, а первый и второй входы - соответственно с выходами второго сумма- Q тора и третьего элемента сравнения, выход функционального элемента подключен к выхойу фазометра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 391533, кл. G 05 В 11/16, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 661502, кл. 05 В 11/16, 1980 (прототип).