Самонастраивающаяся система автоматического регулирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЯИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3591 А И) 3(5 В С 05 В в ( СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВ РЕТ ЕТЕЛЬСТВУ фильтр, последовательно соединенныевторойсумматор, подключенный первымУ 35 входом к выходу эадатчика амплитудыА. И. Ковален- -. колебаний, и исполнительное устройи В. К. Стеклов . ство, подключенное выходом к управляющему входу усилителя с регулируЮсупов Р. М. , емым коэффициентом усиления, первыйстраивающиеся .вход первого сумматора является вхо"1969, с. 256, дом задающего воздействия системы,второй вход соединен с выходом объ 2. Авторское свидетельство СССР екта регулирования, являющегося вы 585476, кл. С 05 В 13/02, 1978, ходом системы, а третий - с выходом3, Козлов Ю. М Юсупов Р. Мэадатчика пробного сигнала, о т л иБеспоисковые самонастраивающиеся ч а ю щ а я с, я тем, что, с целью системы. М , "Наука", 1969, с. 220;. повышения надежности системы, в нее рис, 35 (прототип). .введены масштабирующее устройство,подключенное. входом к выходу регуля- Е (54)(57) самонастраивающаяся сисуи- тора, а выходом - к вкоду первого МА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, избирательного фильтра, последовасодержащая последовательно соединен тельно соединенные датчик тока, вклюные первый сумматор, усилитель с реченныи последонательно с обмоткоя С гулируемым коэффициентом усиления, управления электродвигателя, второй регулятор, подключенный выходом к . избирательный фильтр, второй двухповходу объекта регулирования, содер- лупериодный выпрямитель, второй сглажащего электродвигатель постоянногоживающий Фильтр и третий сумматор, ффффф тока с нагрузкой, последовательно подключенный вторым входом к выходу соединенные первый избирательный, первого сглаживающего фильтра, а выфильтр, первый двухполупериодный : ходом - к второму входу второго сум- ф выпрямитель и первый сглаживающий матора. М65 Изобретение относится к автоматике и может быть. использовано при создании самонастраивающихся систем.Известна самонастраивающаяся .си-.стема управления углом тангажа, содержащая последовательно соединенные 5эталонную модель, первый сумматор, .устройство с варьируемым коэффициен-,том усиления, усилитель, привод, объ.1 ект регулирования, скоростной гироскоп, выход которого подключен к пер 10вому сумматору; последовательносоединенные фильтр, выпрямитель,.второй сумматор,интегратор, .причемвход фильтра .соединен с выходом усилителя, второй вход второго сумматора соединен с источником эталонногонапряжения, а выход интегратора -с управляющим входом устройствас варьируемым коэффициентом усиления. З этой системе переменное напряжение с выхода усилителя фильтруется выпрямляется и сравниваетсяс задающим напряжением, определяющим амплитуду колебаний системы 11,Недостатком такой системы явля.ется относительно невысокая точность.стабилизации амплитуды колебаний и уухудшение точности .при наличии .вибрационных колебаний объекта регулирования, когда частота этих колебаний близка к частоте автоколебанийсистемы. Кроме того, это устройствонельзя использовать в системах., укоторых в процессе работы существенно изменяются положения измерительной оси и оси чувствительности скоростного гироскопа, так.как это вызывает изменение его коэффициентапередачи и амплитуды колебаний.Известно устройство для автоматической стабилизации амплитуды авто-, 40колебаний, содержащее первый и вто-рой фазоразличители, первый, второйи третий блоки запоминания, коммутатор блок сравнения, .источник эталонного сигнала, причем входы первого и второго фазоразличителей соединены с одним из входов коммутатора,а выходы соответственно через первйй.и второй запоминающие блоки и непосредственно с соответствующими входами коммутатора, выход источникаэталонного сигнала через коммутаторсоединен с одним из входов блока сравнения, второй вход которого соединенс коммутатором через третий запоминающий блок 121,55Недостатком уСтройства являетсято, что оно имеет небольшую надежность и полосу пропускания, что непозволяет его применять в системах,с.высокой (25-50 Гц ) частотой колебаний 6 ОНаиболее близкой к предлагаемой .системе по технической сущности является система с синусоидальным пробным сигналом, "содержащая последовательно включенные сумматор, регулятор, включающий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, объект регулирования с электродвигателем и датчиком съема колебаний, избирательный фильтр, выпрямитель,сглаживающий фильтр, задатчик амплитуды колебаний и исполнительное устройство, задатчик пробного сигнала,причем на первый вход сумматора по.ступает задающее воздействие, еговторой вход соединен с выходом объ 1,екта регулирования а третий -- выходом задатчка пробного сигнала,выход исполнительного устройства соединен .с вторым входом усилителяс регулируемым коэффициентом усиления,Синусоидальный сигнал с выходазадатчика пробного сигнала поступает в систему регулирования и вызывает колебания объекта регулирования.той же частоты. С выхода объектарегулирования сигнал колебаний поступает йа избирателЬный фильтр,йосле него он выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, сглаживаетсяфильтром и поступает на вход задатчикааМплитуды колебаний,где сравниваетсяс сигналом уставки.Разность этих напряжений поступает на исполнительноеустройство,где она интегрируется ипоступает на управляющий вход усилителя с регулируемым коэффициентомусиления. Регулирование коэффициентаусиления происходит до тех пор,покаупомянутая разностьне станет равной,нулю.Некоторые типы системы (комплексные системы сопровождения) не имеют датчиков углов и тогда их необходимо вводить исключительно дляработы контура .самонастройки ( 3 1.Недостатком такой системы является ее малая надежность.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей, повышение надежности системы за счетисключения датчика угла,Поставленная цель достигаетсятем, что в систему, содержащую последовательно, соединенные первый сумматор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, регулятор,.подключенный выходом к входу объекта регулирования, содержащего элект.родвигатель постоянного тока с нагрузкой, последовательно соединенные первый избирательный фильтр,первый двухполуперирдный выпрямительи первый сглаживающий фильтр, последовательно соединенные второй сумматор, подключенный первым входом квыходу задатчика амплитуды колебаний, и исполнительное устройство,подключенное выходом к управляющемувходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первый входпервого сумматора является входомзадающего воздействия системы, еговторой вход соединен с выходом объ;екта регулирования , являющегося Ый.ходом системы, а третий - с выходомзадатчика пробного сигнала, введенымасштабирующее устройство, подклю в .,"ченное входом к выходу регулятора, 5а выходом - к входу первого избирательного фильтра, последовательносоединенные датчик .токавключенныйпоследовательно с обмоткой управлФ-"ния электродвигателя, второй избира-10тельный фильтр, второй двухполупе-,",риодный выпрямитель, второй сглажи".,вающий фильтр и третий сумматор,подключенный вторым входом к выходупервого сглаживающего фильтра, а выходом - к второму входу второго сумматора.На чертеже изображена предлага, -емая системй.Предлагаемая система содержитпервый сумматор 1, усилитель 2,с регулируемым коэффициентом усилений-,."регулятор 3, объект 4 регулированйй,содержащий электродвигатель постоян-.ного тока снагрузкой, задатчик 5:пробного сигнала, масштабирующееустройство 6, датчик 7 тока, избирательные фильтры 8 и 9, исполнитель-.,ное устройство 10, двухполупериодныевыпрямители 11 и 12, задатчик 13.;амплитуды колебаний, сглаживающие ;,: ЗОфильтры 14 и 15, второй .и третий,сумматоры 1 Ь и 17. Первый сумматор,1усилитель 2 с регулируемым коэффицй-.ентом усиления, регулятор 3 и объект.4 регулирования соединены последовательно,На первый вход первого суммато-,"ра 1 поступает задающее воздействйе.с(,(с), его второй вход соединен свыходом объекта 4 Регулирования, а 4 Отретий - с выходом задатчика 5 проб-.ного сигнала, Вход масштабирующего. -устройства 6 соединен с выходом ре-.гулятора 3, Выход масштабирующего,устройства 6 через последоваельно 45соединеннйе избирательный фильтр 8",двухполупериодный выпрямитель 11сглаживающий фильтр 14 подсоединен ,к второму входу сумматора 16. Дат-чик тока соединен последовательнос якорной обмоткой двигателя объеК-:.; Жта 4 регулирования. Выход датчика ".тока через последовательно соединЕК-;.ные избирательный фильтр 9,двухпо-",.лупериодный выпрямитель:12, сглажи,-.;,.вающий филь".р 15 подсоединен кпер-,. 55вому входу сумматора 16, выход ко-:,".торого через последовательно соедй=;,:, ненные второй сумматор 16 и исполни.тельное устройство 10 подсоединен-","; - ,к управляющему входу усилителя 2 6 Орегулируеьым коэффициентом усиления.. усилитель с регулируемым коэффи-.циентом усиления может быть выпол-,нен, например, на операционном уси-лителе, Регулятор 3 включает в себя 65 предварительный усилитель и усилитель мощности. Задатчик пробного сигнала может быть выполнен в виде генератора синусоидальных или пилообразных колебаний. Масштабирующее устройство 6 может быть выполнено В виде делителя на резисторах. Датчиком 7 тока (в простейшем случае). является резистор соответствующей мощности, Избирательные Фильтры 8 и 9 могут быть выполнены на КС-элементах,. выделяющих колебания требуемой частоты. Двухполупериодные выпрямители 11 и 12 могут .быть выполнены на операционных усилителях по известной схеме Сглаживающие филь-, тры 14 и 15 могут бить выполнены на ВС-элементах, сумматоры 16 и 17 ,на операционном усилителе.Исполнительное устройство 10, в данном случае являющееся интегратором, выполнено на операционном усилителе, электродвигатель момент,ный, его, ротор жестко соединен с нагрузкой. В процессе работы может мед ленно изменяться статический момент и момент инерции нагрузки.Система работает следующим образом.Сигнал задатчика пробного сигнала через сумматор 1, усилитель 2, регулятор 3 поступает на электродвигатель и вызывает в нем протекание то" ка той жечастоты. С датчика 7 тока напряжение, пропорциональное току, поступает на избирательный фильтр 9, пропускающий лишь сигнал заданной частоты.Напряжение управления двигателя заданной частоты масштабируется масштабирующим устройством 6 и поступает на избирательный фильтр 8. Напряжения. с выходов Фильтров 8 и 9 выпрямляются выпрямителями 11 и 12, сглаживаются фильтрами 14 и 15 и сравниваются на сумматоре 16.Если статический момент нагрузки превышает вращающий момент двигателя, то колебания отсутствуют В этом случае сигналы .на входах сум-, матора 16 равны, т,е. на его выходе нулевой сигнал. Напряжение уставки задатчика амплитуды колебаний поступает на исполнительное устройство 19 которое начинает увеличивать коэффициент усиления усилителя 2. При появлении колебаний вдвигателе возникает противо-ЭДС, что вызывает уменьшение сигнала на первом входе сумматора 16. Как только напряжение на выходе сумматора 16 станет равным напряжению уставки О, увеличение коэффициента усиления прекратится. Изменение параметров объекта регулирования - статического момента или момента индукции, вызывает изменение амплитуды колебаний и тока двигателя, что нарушает равновесие в конту1043591 оставитель В. ехред.т.фанта и тор Н. Бобков Ш Ш ВЩ Зака ПодписноСССР ираж 874ственного комитетабретений и открытийЖ 35, Раушская наб.,М 5 . а еФ ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектн фи ре самойастройки. При этом сигнална выходе сумматора 16 становитсяотличным от сигнала уставки, что вызывает изменение коэффициента усиления усилителя 2 и нарушенное равновесие восстанавливается. 335/49 Т ВНИИПИ Государпо делам,иэо 113035, Москва Таким образом, в системе имеет.место эффект самонастройки, ее функциональные воэможности более широкие, чем у иэвестных систем, так как для ее реалиэации. не требуется дат-.5 чик угла. Корректор А. Зимокосо