Нелинейный фильтр для систем автоматического управления

Саз Советскик Социааистичвжиа Республик(5)м. кл.з 0 05 В 5/01 Государственный комитет СССР но делам нзобрстеннй н открытий(088.8) В.М.Чермалых, Е.И.Алтухов и Л.А.Козьякова Киевский ордена Ленина политехнический ин итуь.;.- им. 50-летия Великой Октябрьской социалис ской революцииЩф :да(54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к устройствам формирования управляющего воздействия в функции времени (т.е. к кор- . ректирующим фильтрам) в системах управления технологическими процессами, может найти применение, например, при управлении автоматизированным электроприводом.По основному авт. св, М 289505, известен нелинейный фильтр для систем автоматического управления, содержащий последовательно соединенные первый усилитель, элемент сравнения, нелинейное звено типа ф 1 ограничениефф и первый интегратор, выход которого 5 через второй усилитель соединен сЬ вторым входом элемента сравнения (11.Недостатком известного Фильтра является низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быст-. 20 родействия фильтра.Поставленная цель достигается тем, что в фильтре установлен второй ии тегратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора и вторым 25 входом нелинейного звена типа фограничение, а выход - с третьим входом элемента сравнения, который выполнен в виде нелинейного звена типа 1 ограничениефф:30 На фиг. 1 представлена блок-схема фильтра; на Фиг. 2 - эпюры напряжения.Схема фильтра содержит элемент 1 сравнения, нелинейное звено 2 типа фограничениеф, первый и второй интеграторы 3 и 4, первый и второй усилители 5 и б.Предлагаемый Фильтр работает следующим образом.При ступенчатом входном воздействии фильтра 09 , равном по величине максимальному заданному значению выходного сигнала Фильтра УЧ, на вход элемента 1 сравнения, выполненного в виде нелинейного звена типа ффограничениеф, подаются выходные сигналы усилителей 5 и б, коэффициенты которых Кб. и К б выбираются в зависимости от требований к динамическим характе" ристикам фильтра и второго интегратора 4. В частности, коэффициент усиления усилителя 5 может быть равен единице. На входе элемента 1 сравнения формируется разность ЬО = Упа-06.Так как при работе Фильтра в начальный момент времени разность АОРТО, то на выходе элемента 1 сравнения постоянный сигнал О, и следовательно, увеличиваются сигнал Она выходе ин"855604 Формула изобретения НИИПИираж 94 аказ 6905/6одписное ПП фПатент",од, ул, Проектная, 4 Филиал г. Ужг тегратора 3 по линейному закону, а сигнал 04 иавыходе иртегратора 4 по параболе, до тех пор, пока выходной сигнал О интегратора 3 не станет равным выходному сигналу О элемента 1 сравнения.После этого выходной сигнал 02 ин тегратора 3 остается постоянным, рав, ным по величине выходному сигналу О элемента 1 сравнения, а выходной сигнал 04. интегратора 4 увеличивается по линейному закону. В момент време" о ни, когда на входе элемента 1 сравнения разность дО изменяет знак, меня ются знаки сигналов на выходах элемента 1 сравнения и нелинейного звена 2 типа фограничениеф, В резуль тате выходной сигнал О интегратора 3 начнет уменьшаться по линейному закону, а выходной сигнал 04 интегратора 4 приближаться по параболе к заданному максимальному значению. Для того,щ чтобы выходной сигнал 0 интегратора 3 стал равным нулю в тот момент, когда выходной сигнал 0,4, интегратора 4 станет равным Од, коэффициент усиления К 6 усилителя 6 должен быть равным К 6 = О/20. В этом случае проис ходящие в фильтре процессы оптимальны по быстродействию при заданных ограничениях выходного сигнала фильтра 04 и его первой 0 и второй 0 пронзводных по времени. Снижение выходно го сигнала фильтра до нуля или изменение его до другого установившегося значения по оптимальному закону достигается полным снятием входного воздействия Оо или ступенчатым изменением 35 его до нового заданного значения. Использование дополнительного интегратора выгодно отличает предлагаемый фильтр от известного, так как его выходной сигнал формируется при наличии трех ограничений: на выходную переменную и ее первую и вторую производные по времени, что позволяет повысить быстродействие Фильтра в 7 раз, что на практике дает возможность строить оптимальные по быстродействию и динамичности системы управления существенно упрощенной структуры, так как не требуется применение дифференцирующкх звеньев в обратных связях. Это приводит к тому, что повышается производительность технологических устано- . вок и увеличивается долговечность технологического оборудования. Нелинейный фильтр для систем автоматического управления по авт. св.Р 289505, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействияфильтра, в нем установлен второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора и вторымвходом нелинейного звена типа ограничение, а выход - с третьим входомэлемента сравнения, который выполненв виде нелинейного звена типа фограничение,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРИ 289505, кл. С 05 В 5/01, 1969