Система управления

(5)5 8 05 В 13/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч О О(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе и Уфимское агрегатное конструкторское бюро "Молния" (72) И.А.Глебов, Е,В.Распопов, В,И.Перельман и И,В,Машкина(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1171754, кл. 6 05 В 13/00, 1983.Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления, Под ред. Ю.И.Топчеева, М.: Машиностроение, 1971, с, 306-307.(57) Изобретение относится к системам автоматического управления и позволяет повысить качество регулирования эа счет устранения низкочастотных колебаний репе.2 ЫЦ 1667004 А 1 гулируемой величины, Это достигается путем модулирования нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, определяющего абсолютное значение сигнала, формируемого нелинейным корректирующим устройством 1 управления, высокочастотным сигналом фильтра 14 переменной структуры, поступающим через второй релейный блок 12 на первый вход второго блока 11 умножения. Модуляция нелинейного сигнала второго элемента модуля 10, поступающего на второй вход второго блока 11 умножения, вызывает эффект вибрационной линеаризации, за счет чего и устраняются низкочастотные колебания регулируемой величины. Для поддержания высокочастотных переключений фильтра переменной структуры 14 на установившихся режимах работы на его второй вход подается сигнал с выхода источника 13 постоянного сигнала. 2 ил.Изобретение относится к системам автоматического управления и может бытьприменено, например, для регулированияавиационных газотурбинных двигателей.Цель изобретения - повышение качества регулирования.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой системы управления; на фиг, 2 -блок-схема фильтра переменной структуры.Устройство (фиг, 1) содержит нелинейное корректирующее устройство 1, объект 2управления, элемент 3 сравнения, задатчик4, первый релейный блок 5, первый фильтр6, первый элемент 7 модуля, первый блок 8умножения, второй фильтр 9, второй элемент 10 модуля, второй блок 11 умножения,второй релейный блок 12, источник 13 постоянного сигнала и фильтр 14 переменнойструктуры,Фильтр 14 переменной структуры (фиг,2) содержит третий элемент 15 модуля, блок16 усиления, третий блок 17 умножения,третий релейный блок 18, сумматор 19, третий фильтр 20 и четвертый фильтр 21,Устройство работает следующим образом.В нелинейном корректирующем устройстве 1 сигнал рассогласования я поступаетна вход первого релейного блока Е, на входвторого фильтра 9 и на первый вход фильтра14 переменной структуры.Выходной сигнал у первого релейного блока 5, определяемый выражением у = Мдпепоступает на вход первого фильтра 6, который является инерционным звеном и имеетпередаточную функциюф 1(р) р +11(1)Выходной сигнал у 1 первого фильтра 6, определяемый выражениемУ 1 = Уа 1(Р) (2)поступает на вход первого элемента 7 модуля, который осуществляет операцию взятиямодуля в соответствии с выражениемУ 2 =)У 1, (3)где у 2 - выходной сигнал первоо элемента7 модуля. Сигнал у 2 поступает на второйвход первого блока умножения 8, где умножается на сигнал уз, поступающий на первый вход первого блока умножения 8 свыхода второго фильтра 9, Второй фильтр 9является форсирующим звеном с передаточной функцией1 Ч 21,Р) . + 1 (4)где кг, тг - коэффициенты (кг тг) и осуществляет преобразование сигнала е в соответствии с выражениемуз - аг(р) я. (5) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Выходной сигнал у+ первого блока 8 умножения равенУ 4 = Угуз (6) Можно показать, что амплитудно-частотная характеристика контура, включающего в себя последовательно соединенные первый релейный блок 5, первый фильтр 6 и первый элемент 7 модуля, выход которого соединен с первым входом перйго блока 8 умножения, э второй вход через второй фильтр 9 соединен с входом первого релейного блока 5, определяется произведением амплитудных характеристик первого 6 и второго 9 фильтров, а фазовая частотная характеристика зависит в основном отфэзовой характеристики второго фильтра 9. Параметры т 1 и Кг,тг первого 6 и второго 9 фильтров соответственно выбираются таким образом, чтобы фазовое опережение вносилось данным контуром в диапазоне частот 0 - 3 Гц, а амплитудно-частотная характеристика была бы близка к 1 в указанном частотном диапазоне.Выходной сигнал 0 фильтра 14 переменной структуры, на второй вход которого поступает сигнал д с источника 13 постоянного сигнала является высокочастотным знакопеременным сигналом и поступает на вход второго релейного блока 12, выходной сигнал которого определяется выражениемЕ= эдп О. (7) Сигнал Е поступает на первый вход второго блока умножения 11, на второй вход которого поступает сигнал у с выхода второго элемента модуля 10, который осуществляет операцию взятия модуля в соответствии с выражениемУ 5 = У 4(8) Выходной сигнал 01 второго блока 11 умножения, определяемый выражением01 = У 52 (9) является выходным сигналом нелинейного корректирующего устройства 1 и поступает на объект 2 управления.Управление в нелинейном корректирующем устройстве 1 формируется так, что знак сигнала 01 определяется знаком сигнала О фильтра 14 переменной структуры, выделение котороо осуществляется вторым релейным блоком 12, а величина сигнала 01 определяется абсолютным значением сигнала У 4, выделение которого производится вторым элементом 10 модуля.Таким образом, производится модуляция нелинейногс сигнала У 4 высокочастотным сигналом Е, что вносит эффект линеаризации,Фильтр 14 переменной структуры работает следующим образом. Сигнал е с перво10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го входа фильтра переменной структуры поступает на вход третьего элемента 15 модуля и на вход третьего фильтра 20, который является форсирующим звеном и осуществляет преобразование сигнала я в соответствии с выражениемЯ = аз(р)я (10) где Я - выходной сигнал третьего фильтра 20;юз(р) - передаточная функция третьего фильтра 20;Кз, гз - коэффициенты,Кзтз.Сигнал Х 1 третьего элемента 15 модуля, определяемый выражениемХ 1 =я(11) поступает на блок 16 усиления, где усиливается в К разХ 2 =К аХ 1, (12) где Х 2 - выходной сигнал блока 16 усиления;К а - коэффициент передачи блока 16 усиления.Сигнал Х 2 поступает на первый вход третьего блока 17 умножения, где перемножается с сигналом Хз третьего релейного блока 18, определяемым выражениемХз = э 9 пЯ (13) где Я 1 -выходной сигнал сумматора 19, определяемыйЯ 1= Я - Я 2+д, (14) где Я 2 - выходной сигнал четвертого фильтра 21, поступающий на второй - инвертирующий вход сумматора 19;д - сигнал источника постоянного сигнала 13, поступающий на третий вход сумматора 19, являющийся вторым входом фильтра 14 переменной структуры.Четвертый фильтр 21 является инерционным звеном и производит преобразование сигнала О третьего блока умножения 17 в соответствии с выражениемЯ 2 94(р)О, (15) где а 4(р) - передаточная функция четвертого фильтра 21, 19 4(р) = . ВыходнойКТ 4 р+ 1сигнал О третьего блока 17 умножения является выходным сигналом фильтра 14 переменной структуры и поступает на вход второго релейного блока 11.При определенных условиях в фильтре 14 переменной структуры возникает скользящий режим. Параметры третьего 20 и четвертого 21 фильтров выбираются такими, чтобы скользящий режим существовал в диапазоне частот 0 - 3 Гц, Однако при таких параметрах фильтратов 20 и 21 в конце переходного процесса в системах управления,объект управления которых описывается передаточной функцией высокого порядка и характеризуется отрицательной величиной запаса по фазе р = -30 - -40 на частоте среза, возможен срыв скользящего режима, Срыв скользящего режима приводит к тому, что на выходе фильтра 14 переменной структуры будет отсутствовать высокочастотная составляющая. следовательно, выходной сигнал Е второго релейного блока 12 будет равен либо 1, либо -1. В этом случае выходной сигнал О 1 нелинейного корректирующего устройства 1 будет определяться абсолютной величиной выходного сигнала у 4 первого блока 8 умножения, что приведет к неус гойчивости.Для избежания этого на второй вход фильтра 14 переменнои структуры подается постсянный сигнал д источника 13 постоянного сигнала, так как при наличии даже небольшого смещения высокочастотные переключения не срываются. Величина д выбирается такой, чтобы данный сигнал практически не влиял на статическую точность и не оказывал существенного влияния на переходной процесс системы управления. Формула изобретения Система управления, содержащая последовательно соединенные задатчик и элемент сравнения, последовательно соединенные первый релейный блок, первый фильтр и первый элемент модуля, первый вход первого блока умножения подключен к выходу второго фильтра, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, подключенного вторым входом к выходу объекта управления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, она дополнительно содержит второй элемент модуля, второй блок умножения, второй релейный блок, источник постоянного сигнала и фильтр переменной структуры, выход которого через второй релейный блок соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого через второй элемент модуля соединен с выходом первого блока умножения, а выход - с входом объекта управления, вход первого релейного блока соединен с входом второго фильтра и с информационным входом фильтра переменной структуры, вход смещения которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, выход первого элемента модуля соединен с вторым входомпервого блока умножения.1667004 Составитель А,ЛащевТехред М.Моргентал актор Ю.Сере Корректор В,Гирняк Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 2521 Тираж 473 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5