Релейный регулятор

(19) (11) 3(Ю С 05 В 11 42 овиченко 4346,к. 1970,ьство СССР42, 1978 ГОСУДАЕСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪПИЙ(54)(57) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содер"жащий первый сумматор, соединенныйпервым выходом с входом трехпоэиционого релейного элемента, и второйсумматор, выход которого через интегратор соединен с входом го сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения воэможности независимого регулирования характеристик переходного процесса, в него введены ограничитель и последовательно соединенные усилитель с зоной нечувствительности, подключенный входом к второму выходу первого сумматора, и коммутатор, соединенный выходом с первым входом второго сумматора, а управлякщим входом - с выходом трехпозиционного релейного элемента, второй выход интегратора через ограничитель подключен к второму входу второго сумматора.СФИзобретение относится к автоматическому регулированию и может найтииспользование в системах управленияинерционными объектами, напримерповоротными стендами, в промышленныхроботах. 5Известен электрический регулятор,содержащий трехпозиционный релейныйэдемент, охваченный периодическойобратной связью с изменяемой постоянной времени 13. 1 ОНедостаток регулятора состоит втом, что величина перерегулированияпо скорости в переходных процессахзависит от начального возмущения ине может быть задана заранее до начала работы. Это ведет, например,к непроизводительным энергозатратамв переходном процессе при управлении инерционнымиобъектами.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсярегулирующее. устройство, содержащеепервый сумматор, выходы которого через релейный элемент и напрямуюсоединены со входами второго сумматора, выход которого через интегратор соединен со входом первого сумматора (.23,Величина перерегулирования приотработке начального возмущения поскорости в этом устройстве такжерастет с увеличением возмущения.Кроме того, при управлении инерционными объектами необходимо согласовать параметры импульсного режимаработы релейного лемента (скользящий режим) с частотными характеристиками силовых исполнительных органов. При этом не представляетсявозможным одновременно удовлетворитьтребования к параметрам скользящего 40режима (длительность управляющегоимпульса, частота, скважность) иобеспечить заранее выбранную величину перерегулирования н переходномпроцессе. 4 ГЦель изобретения - обеспечениевозможности независимого регулирования таких характеристик переходногопроцесса, как величина перерегулирования и параметры скользящего режима,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеепервый сумматор, соединенный первымвыходом со входом трехпозиционногорелейного элемента, и второй сумматор, выход которого через интегратор соединен со входом первого сумматора, дополнительно введены ограничитель и последовательно соединенные усилитель с зоной нечувствитель"ности, подключенный входом ко второму выходу первого сумматораикоммутатор, соединенный выходомс первым входом второго сумматора,а управляющим входом - с выходом 65 трехпозиционного релейного элемента,второй выход интегратора через ограничитель подключен ко второму входувторого сумматора.,На фиг. 1 представлен регулятордля системы управления инерционнымобъектом; на фиг. 2 - фазовая плоскость.Регулятор (фиг. 1) содержит первый сумматор 1, первый выход которого через трехпозиционный релейныйэлемент 2 подключен к управляющемувходу коммутатора 3, а второй выход - через последовательно соединенные усилитель 4 с зоной нечувствительности и коммутатор 3 соединенс первым входом второго сумматора 5.Выход сумматора 5 соединен со входом интегратора б. Первый выходинтегратора б соединен со входомпервого сумматора 1, а второй - через ограничитель 7 соединен со вторым входом сумматора 5.Динамика регулятора описываетсяследующей системой уравнений;Е =пд 0,2- ( (О)О 1 огр(.О =Е-е,Е(о 1=О, Е(а)=Е, Е(о)=0, (1)где Е - ошибка регулирования;г - сигнал обратной связиО - управляющий сигнал;О Ы- нормированный трехпозиционный релейный элемент 2 с порогом срабатывания и;С(О - характеристика усилителя 4 скоэффициентом усиления К изоной нечувствительности О;(21- характеристика ограничителяс зоной линейностиЕ - начальное возмущение поОскорости.При отработке начальных возмущений теоретически яогут возникнуть три типа движений, отличающиеся режимом работы релейногоэлемента: только скользящий режим;сначала непрерывный, а затем скользящий режим; только непрерывныйрежим,Первый тип возникает, если начальное возмущение удовлетворяетусловие /10/(С (О), Второй и третий - когда (10 / С (О) .На фиг. 2 штриховкой обозначеныобласти, где возможно возникновение скользящего режима. Границыокончания скользящего режимаогр( Оп)огр( (и)определяются только параметрамиограничителя.Кривые АВ и СЭ соответствуют моменту окончания непрерывного режима работы релейного элемента приначальном возмуще:ии /о /) С(О ) .Существенно, что эти кривые имеютасимптоты:1071995 г.г Составитель В.Куэедактор Н,Егорова Техред И,Метелева Корректор Г,Решетник Тираж 84Государственелам иэобретсква, Ж,Заказ 121/38 ВННИ и 113035, П ого комитета С ний и открытий аушская наб дписноеСР 4/5 илиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 кривая АВ - Е=-Е у ррцщК кривая С)3 - фгде Г(2) - величина йолки ограничителя 7.Выбором параметров К и и усилителя 4 легко добиться выполнения неравенства (при заданном пороге срабатывания О )Р(ц-еко (г)В этом случае кривая АВ будет лежать выше (кривая СЗ ниже) характеристики Е +: -Ер(Г 70), и процесс отработки начального возмущения всегда будет заканчиваться скользящим режимом. Тем самым величина перерегулирования по скорости в переходном процессе не превышает полки ограничителя Е (Ер), которую можно настроить заранее.Параметры скользящего режима, возникающего на границе /О/ Оп определяются значением Г(0). Например, длительность командного импульса равна, при 00ОЕ+(Е-а-Ги)при О Огде Н - гистерезис релейного элемента 2.Величину Р (О) выбирают, исходяиэ характеристикй конкретных исполнительных органов. При фиксированном значении Г(О)= К(0 -О) потребный коэффициент усиления К формируется путем соответствукщей настройки зоны нечУвствительности Он Уси-.лителя 4.Так как параметры ограничителя 7 (5можно настраивать независимо отпараметров усилителя 4, тем самымобеспечивается независимость регули"рования рассматриваемых характеристик переходного процесса. Это свойство регулятора позволяет достаточнопросто приспосабливать его для управления объектами, значительно отличакицимися своими инерционнымихарактеристиками.