Дифференцирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 05 В 5/01 Фиг ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬ(56) Бесекерский В.А. и Попов Е.ПТеория систем автоматического регулирования, М.: Наука, 1972, с. 88рис. 4.24 а,"а, . Там же, с. 192, табл. 7 и 3, 9 5 Там же, с. 195, рис, 7.10 "б", (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИРУ 101 ЦЕЕ УСТРОЙСТВО содержащее первый и второй резистора, соединенные первыми выводами с,801211687 первым выводом третьего резистораи с входом первого операционногоусилителя; соединенного выходомс вторым выводом третьего резистораи с первой обкладкой конденсатора,подключенного второй обкладкой черезчетвертый резистор к первому выводупятого резистора и к входу второгооперационного усилителя, соединен"ного выходом с вторым выводом пятого резистора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширениячастотного диапазона устройства,в нем выход второго операционногоусилителя соединен с вторым выводомвторого резистора.Изобретение относится к техническим средствам коррекции системавтоматического управления и можетнайти широкое применение в системахавтоматического управления парогенер ат ор ами.Цель изобретения - повьпкениеточности устройства.На фиг.1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства; на фиг.2 - логарифмические частотные характеристикипредлагаемого устройстваУстройство содержит второй операционный усилитель 1, пятый резистор2, конденсатор 3, четвертый резистор 4, первый операционный усилитель 5, третий, второй и первыйрезисторы 6-8,На фиг.2 приняты следующиеобозначения: О, О - входнойивыходной сигналы устройства;Ы), У(м - амплитудная и фаэоваяхарактеристики устройства 1 1 И)нЫ)амплитудная и фазовая характеристикипрототипа.Таким образом, дифференцирующееустройство содержит охваченныйглубокой отрицательной обратнойсвязью через резистор 2 второй операционный. усилитель 1, на входкоторого подключена цепь, состоящая из последовательно соединенныхконденсатора 3 и резистора 4, атакже первый с глубокой отрицатель"ной обратной связью операционныйусилитель 5, в котором эта связьреализована через резистор 6. Приэтом выход второго операционногоусилителя, являющийся выходом устройства, через резистор 7 соединенс входом первого операционного усилителя 5, накоторый также подключен резистор 8, обеспечивающийвход устройства в целом, а выходпервого операционного усилителя 5соединен с входом второго операционного усилителя 1 через цепь,состоящую иэ последовательно соединенных конденсатора 3 и реистора 4.Дифференцирующее устройствофункционирует следунзцим образом,Входной сигнал + О подается нарезистор 8 который подключен квходу первого операционного усилителя 5, охваченного глубокойотрицательной обратной связью,через резистор 6. Выходной сигналустройства + О подается на входпервого усилителя, образованногооперационным усилителем 5 и резис торами 6 и 7 и работающего в режимеинвертора, так как сопротивление7 на его входе равно сопротивлениюглубокой отрицательной обратнойсвязи 6, которой охвачен первыйоперационный усилитель 5,Сигнал (О + О) с выхода усилителя, образованного первым операционным усилителем 5 и резисторами 6 и , подается на вход вто рого операционного усилителя 1через цепь, состоящую иэ последовательно соединенных конденсаторов 3 и резистора 4. Во второмусилителе, образованном операцион ным усилителем 1, резисторами 2и 4 и конденсатором 3, выполняетсяоперация, которая может быть описана соотношением 25 ВО- з(О + О)(1 + Тр - Кр)О щ КрО 1. (2)Выражение (2) дает возможность записать передаточную функцию предлагаемого дифференцирующего устройства в виде50 Я(Р) == ", (3)Оа КоО Г 1+ (Т-К)Дт,е, показать, что при функционировании действительно идет процессдифференцирования входного сиг нала О . Однако в отличие от прототипа, передаточная,функция которогоКр1 Т (4)1211687 аказ 638/51 Тираж 837 Подписное фили атент",г.ужгород,ул.Проектная 4 здесь согласно выражению (3) чистотеоретически можно добиться полнойкомпенсации инерционности дифференцирующего устройства, оцениваемойпостоянной времени Т, если положитьТ=Коткуда,Ч(Р) =- - К,Оа(5)От,е. получается зависимость видаОаКРО 1О,= К -,ОО.Д 1 которая характеризует оптимальное дифференцирование входного сигнала О. С практической точки зрения добиться равенства можно только с определенной точностью. Поэтому выражение (3) запишем следующим образом:=-О-, 1+Т," где новая постоянная времени Т Т-К может быть сделана сколь угодно меньше прототипной, т.е.ТТ(8) что и представляется как эффект компенсации инерционности дифференцирующего устройства.За базовый объект принято устройство по источнику (1), Это устройство обладает передаточной функцией,видаЬ(Р) = К,т.е. выходной сигнал строго пропор 5 ционален произвольной от входногов каждый момент времени (см. 5 и 6),что означает достижение оптимальногопроцесса дифференцирования, Однакотакое базовое устройство, обладаябесконечной полосой пропускания,имеет низкую собственную помехозащищенность, склонно к самовозбуждению, что и превносится зачастуюв систему автоматического управления.15 Эффективность предлагаемого дифференцирующего устройства можнопоказать по лагорифмическим частотным характеристикам амплитудной 1 Ь 4и фазовой 9(, 1), приведенных на20 фиг.2, Здесь для сравнения приведенытакие же характеристики для прототипа 1(д) и У( ). Например, типовымпрототипом является такой, у которого К = Т = 0,1 С. Тогда у предлагаемого дифференцирующего устройствасопрягакзцая частота (Т"К) легкоможет быть сдвинута в высокочастотную область, если обеспечитьТ = 0,102 с, К 0,101 с. Такие пара.30 метры устройства обеспечивают процессдифференцирования в частотном диа