Система автоматического регулирования

О П И С А Н И Е 4 ЗУО 46ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 25.07,74. Бюллетень27 Дата опубликования описания 26.12,74 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано при создании систем управления тепловыми, химическими, электромеханическими и другими объектами.Известные системы автоматического регулирования, содержащие регулируемый объект, усилительно-преобразовательное устройство, соединенное с объектом, первый элемент сравнения, подключенный к выходу объекта, второй элемент сравнения, выход которого связан со входом усилительно-преобразовательного устройства, и запоминающий элемент, характеризуются значительным перерегулированием и временем затухания переходных процессов.Цель изобретения - повышение качества переходных процессов в системе.Это достигается благодаря тому, что система дополнительно содержит два безынерционных блока, выходы которых подключены к входам элемента сравнения, связанного с входом усилительно-преобразовательного устройства; кроме того, в систему включены соединенные последовательно фильтр и нуль- орган, выход которого подключен к управляющему входу запоминающего элемента, связанного с входом первого безынерционного звена, причем выход элемента сравнения, подключенного к выходу объекта, соединен со входами фильтра, запоминающего элемента и второго безынерционного звена. Такое построение системы дает возможность при соответствующей настройке коэффициентов пере дачи безынерционных звеньев получать быстрозатухающие переходные процессы без пере- регулирования,На фиг. 1 представлена структурная схема 10 предлагаемой системы автоматического регулирования; на фиг. 2 - фазовый портрет системы.Предлагаемая система автоматического регулирования состоит из регулируемого объек та 1, усилительно-преобразовательного устройства 2, элемента 3 сравнения, выход которого подключен к входам безынерционного блока звена 4, запоминающего элемента 5, соединенного последовательно с безынерци онным блоком 6, и фильтра 7. К управляющему входу запоминающего элемента 5 подключен нуль-орган 8, вход которого соединен с выходом фильтра 7. Выходы безынерционных блоков-звеньев 4 и 6 соединены с входами 25 элемента 9 сравнения, выход которого подключен к входу усилительно-преобразовательного устройства 2.Система работает следующим образом.Рассогласование системы х, формируемое 30 элементом 3 сравнения, действует одновременили х" +Ь х+К х=К - х(йс), (1) где К=р КоПусть выходной сигнал ю фильтра 7 формируется по рассогласованию х и его скорости х следующим образом:ы=х+о х, (2)где о в постоянное число.Если система находилась в покое (х=х=0), то о=0, и в запоминающем устройстве происходит фиксация нулевого рассогласования, поэтому 0=0. Если же в некоторый момент времени, который примем за нулевой, в системе возникло начальное откло нение х(0) -- у(0); х(0) = - у(0), то в общем случае (х(0) Ф о х(0) ) запоминания не происходит, Сигнал У по-прежнему равен нулю, а движение системы будет происходить только под действием начальных отклонений. 45 50 55 60 65 3но на входе безынерционного звена 4, запоминающего элемента 5 и фильтра 7.Безынерционное звено 4 имеет коэффициент передачи р и изменяет лишь масштаб сигнала х. Запоминающий элемент производит 5фиксацию х в моменты, когда равен нулюсигнал ы, полученный после прохождениярассогласования х через фильтр 7. Моментыравенства этого сигнала нулю фиксируютсянуль-органом 8, который в эти моменты выдает сигнал на управляющий вход запоминающего элемента 5. Зафиксированное значениеподдерживается постоянным до следующегомомента запоминания, после чего выходнойсигнал запоминающего элемента скачком переходит к новому зафиксированному значению, В результате р ассогл асов ание х преобр азуется запоминающим элементом и безынерционным звеном 6 в кусочно-постоянный сигнал К 20Таким образом, для отрезка времени между двумя запоминающими 1 1;Д для сигнала Л можно записать:х (1) =-х (1) - а х (1),25где 1; - моменты запоминания (=0, 1, 2, );х(1;) - постоянные на отрезке времени1 1;+) зафиксированные значения рассогласования;а - коэффициент передачи звена 6. 30Пусть объект 1 и усилительно-преобразовательное устройство 2 описываются дифференциальным уравнением вида:у" +Ьу=К, ,где Ко и Ь - постоянные числа;35у = ду/й; у" = Уу ЖфРассмотрим свободное движение системыпод действием начальных отклонений у(0);у (0). Тогда рассогласование системы будет 40равно х= - у, и уравнение замкнутой системыпримет вид:Х" + Ь х = - Ко Р л - и Х Ц) 4Корни характеристического уравнения замкнутой системы (1) являются, как правило, комплексно-сопряженными. Если ввести в рассмотрение фазовую плоскость системы (х; х, см. фиг. 2), то движению системы из начального состояния (точка А) будет соответствовать спираль 1, которая либо накручивается на начало координат (при Ь)0), либо раскручивается (при Ь(0). Такое движение будет происходить до момента 1 о, когда х(1 о) = - о х(1 о), т. е. когда изображающая точка попадает на прямую (см. фиг. 2). После этого движение системы будет проходить под действием постоянного зафиксированного сигнала У=а х(1 о) =а хо и начальных условий (х(го) = х,; х(1 о) = - о х),В зависимости от коэффициента передачи а безынерционного блока 6 это движение может происходить по траекториям 11, 111, 17. Если коэффициент передачи а выбрать так, что фазовая траектория пройдет через точку О (кривая 111 на фиг. 2), то в момент 1=6 попадания в начало координат (х=О; х=0) произойдет запоминание нулевого рассогласования х(1) =0 и, так как координата, ее скорость и управляющий сигнал У равны нулю, то система остановится точно в заданном состоянии.Если же произойдет новое произвольное отклонение (точка В на фиг, 2), то движение будет происходить до точки Во на прямой ЖОМ, а далее произойдет движение из этой точки с координатами х = хь х = - о х, под действием сигнала У=ах, по траектории В,О, подобной траектории АоО, так как и координаты точки Во, и сигнал У отличаются от рассмотренного выше случая движения из точки Ао одинаковым масштабом.Таким образом, переходные процессы в рассматриваемой системе полностью затухают за конечное время Т=1 о+1 без перерегулирования. Предмет изобретенияСистема автоматического регулирования, содержащая усилительно-преобразовательное устройство, соединенное с объектом, первый элемент сравнения, подключенный к выходу объекта, второй элемент сравнения, выход которого связан со входом усилительно-преобразовательного устройства, и запоминающий элемент, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества переходного процесса в системе, она содержит два безынерционных блока, выходы которых подключены к двум входам второго элемента сравнения, и соединенные последовательно фильтр и нуль- орган, выход которого подключен к управляющему входу запоминающего элемента, связанного со входом первого безынерционного звена, причем выход первого элемента сравнения соединен со входами фильтра, запоминающего элемента и второго безынерционного звена.437046 Фиг г Составитель А. Галки Техред А. Дроздова рректор И. Позняковск атыг дакто каз 3501/14ЦНИ Тираж 760Совета Минисоткрытийнаб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова,Изд. Юо 74 И Государственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, Раушска