Резервированный релейный регулятор

(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕНТУ о Науч"ЭнерНаучноргия" СЭ(73) Головное конструкторское бюропроизводственного объединения "Эн(56) Авторское свидетельство СССРМ 796785, кл, 6 05 В 11/01, 1976.Авторское свидетельство СССР(57) Использование: техника автоматического управления. Сущность изобретения: регулятор содержит каналы регулирования 1-3, элементы сравнения 4, релейные элементы 5, формирователи 6 импульсов, мажоритарные элементы 7, блоки 8 выделения модуля, ключи 9 и 10, инерционные звенья 11, шины 12 задания режима работы регулятора. 4 - 5- б - 7 - 8 - 9 - 10, 5 - 10 - 11 - 4, 12 - 9, 1 ил.Изобретение относится к технике автоматического управления, в частности к технике формирования управляющего сигнала в резервированных системах,Известен релейный регулятор, содер жащий сравнивающее устройство, релейный элемент, формирователь импульсов и инерционное звено обратной связи.Недостаток этого регулятора состоит в том, что он не-резервирован, поэтому обла дает низкой надежностью.Наиболее блйзМим техническим решением к предлагаеФИ% резервированному релейному регулятору является регулятор принятый за прототип, содержащий и кана лов, каждый -й канал содержит элемент сравнения, первый вход которого является соответствующим информационным входом регулятора, релейный элемент, вход которого подключен к выходу элемента 20 сравнения, а выход - к входу формирователяимпульсов, инерционное звено, выход которого соединен с вторым входом элемента сравйения, и мажоритарный элемент, приэтом выход формирователя импульсов каждого -го канала соединен с -м входом всехи мажоритарных элементов.Недостаток этого регулятора состоит втом, что при управлении релейными исполнительными органами с задержкой навключение точность и надежность формирования регулирующего сигнала низки,Цель изобретения - повышение точности и надежности формирования регулирующего сигнала,Сущность изобретения состоит в том,что в резервированный релейный регулятор, содержащий и каналов, каждый -й канал содержит элемент сравнения, первыйвход которого является информационнымвходом регулятора, релейный элемент, входкоторого подключен к выходу элементасравнения, а выход - к входу формирователя импульсов, инерционное звено, выходкоторого соединен с вторым входом элемента сравнения, и мажоритарный элемент, приэтом выход формирователя импульсов каждого -го канала соединен с -м входом всехп мажоритарных элементов, в каждый каналвведены блок выделения модуля и два ключа, при этом в каждом канале выход мажоритарного элемента через первый ключсоединен с управляющим входом второгоключа, через который выход релейногоэлемента соединен с входом инерционного звена, управляющие входы первых ключей каналов подключены к шине заданиярежима работы регулятора, выходы мажоритарных элементов являются соответствующими выходами регулятора. 25 30 35 40 45 5055 На чертеже приведена схема резервированного релейного регулятора,Изобретение выполняется следующим .образом, Каждый канал первый 1, второй 2 и и-й 3 содержит последовательно соединенные элемент сравнения 4, релейный элемент 5, формирователь 6 импульсов, мажоритарный элемент 7, блок 8 выделения модуля, первый ключ 9, второй ключ 10, инерционное звено 11 и второй вход элемента сравнения 4, Выход релейного элемента 5 соединен с сигнальным входом второго ключа 10. Управляющий вход первого ключа 9 соединен с шиной 12 задания режима работы регулятора. Выход формирователя импульсов 6 каждого канала соединен с соответствующими входами мажоритарных элементов остальных (и) каналов,Релейный регулятор работает следующим образом,Пусть на входы релейного регулятора поступают сигналы регулируемой координаты Х ( = 1, 2 п). В резервированных системах сигналы Х характеризуют регулируемую координату Х объекта управления, причем при правильной работе датчиков регулируемой координаты (отсутствует отказ датчиков) сигналы Х =Х ( = 1, 2, ., и,) Ф), Пусть сигналы Х увеличиваются от нуля, При Х = и (Ь - уровень срабатывания релейного элемента 5 каждого канала) срабатывает релейный элемент 5 в соответствующем канале и его выходной сигнал О 1 = 1 (считаем, что "1" соответствует высокому потенциалу выходного сигнала). Выходной сигнал О 2 формирователя импульсов 6 также равен "1", Сигнал О 2 = 1 поступает на соответствующий вход мажоритарного элемента 7 каждого канала. Если число г сработанных релейных элементов г (и+1)/2, то выходной сигнал мажоритарного элемента 7 каждого каналаравен "1", Выходной сигнал Ом блока выделения модуля 8 каждого канала Ом = 1. Этот сигнал поступает на вход первого ключа 9 каждого канала. В релейных системах управления исполнительные органы после подачи на них управляющего сигнала О = 1 формируют управляющее воздействие О с запаздыванием ц, причем 0ат где гъ - максимально возможное запаздывание, Одновременно с управляющим воздействием формируются сигналы О = 1 фактического включения исполнительных органов на шинах 12 задания режима работы регулятора, Если О = 1, то открываются первые ключи 9 и их выходной сигнал Ок = 1 при Ом = 1(2) си готго си - хосфси 3) 10 15 20 25 с=с . (4)- ф 100(%). си Сигналы Ок = 1 открывают вторые ключи 10 в соответствующих каналах и в контуре "элемент сравнения 4 - релейный элемент 5 - второй ключ 10 - инерционное звено 11" возникает так называемый "скользящий режим"; при включении релейного элемента 5 выходной сигнал а инерционного звена 11 (например, апериодического звена) компенсирует нарастание входного сигнала Хь вследствие чего релейный элемент 5 выкл ючается, а при нарастании входного сигнала происходит включение релейного элемента 5 (при выключенном релейном элементе 5 сигнал а не компенсирует нарастание входного сигнала Х), Иначе говоря, выходной сигнал релейного элемента 5 представляет собой последовательность импульсов, частота следования которых определяется параметрами сигнала Хь его производнойХ,и параметрами инерционного звена 11.Если тф - время формирования импульса формирователем 6, то его выходной сигнал О 2 будет представлять собой релейный сигнал при условии, что время ск между двумя соседними импульсами сигнала О 1 лежит в пределах 0 с Уф и импульсный сигнал длительностью тф при условии с,тф.Таким образом, формирование выходного сигнала О производится после срабатывания г из и релейных элементов 5 и с момента появления сигналов О = 1. Длительность формирования выходного сигнала О определяется параметрами релейного регулятора (постоянной времени инерционного звена 11, длительностью тф) и характером изменения выходных сигналов ХьАналогично работает схема и при поступлении входных сигналов ХО.Оценим точность формирования выходных сигналов О предлагаемым и известным 2 регуляторами, Пусть сф - время фактического включения исполнительных органов, си - время формирования регулирующих сигналов О = 1. Под ошибкой д управляющего (регулирующего) сйгнала будем понимать равенство (1); Равенство (1) характеризует точность формирования регулирующего сигнала, поскольку система управления, использующая рассматриваемый регулятор, реагирует только на управляющий сигнал длительностью сф фактическое включение исполнительных органов), а так как запаздывание на включение исполнительных органов а лежит в пределах 30 35 40 45 50 55 и априорно не известно, то время сф приодном и том же значении си может изменяться в пределах В устройстве-прототипе 2) длительность включения исполнительных органов формируется от момента времени Ц = 1, а в рассматриваемом устройстве от момента времени 0 = 1, Если, например, при некотором входном сигнале Х = Х 0 релейный регулятор формирует выходной сигнал О длительностью си(время отсчитывается от момента подачи сигнала Ои на инерционное звено 11 с выхода релейного элемента 5), то фактическое время включения исполнительных органов сф в устройстве-прототипе будет определяться неравенством (3), а в рассматриваемом устройстве это время равно При управлении динамическим объектом большая часть времени процесса приходится на управление в установившемся состоянии, для которого характерно формирование регулирующего сигнала длительностью си, соизмеримой с временем запаздывания т 0, Если, например, си = 0,4 с, т,=- 0,1 с, сф = 0,3 с (сф = си - т, ), то погрешность д формирования фактического сигнала включения исполнительных органов из (1) будет равна 25 для устройства-прототипа, и 0 для рассматриваемого устройства. Таким образом, рассматриваемый регулятор повышает точность формирования выходного сигнала,Оценим надежность формирования регулирующего выходного сигнала известным и рассматриваемым релейными регуляторами, В релейном регуляторе 2) в случае использования сигнала О при отказе формирователя этого сигнала при каждом срабатывании -го релейного элемента 5 на выходе формирователя импульсов б образуется сигнал О 2 ь длительность которого с равна сф . Сигналы Оъ вследствие разного по времени срабатывания релейных элементов 5 из-за технологических допусков на уровень включения и формируются в разное время, вследствие чего выходной сигнал О; мажоритарного элемента 7 может отсутствовать, либо значительно отличаться от дли(6) 30 Так как схема известного и рассматриваемого релейных регуляторов отличают 35 40 45 50 Составитель Г.ЛеденевТехред М,Моргентал Корректор Т.Вашкович Редактор Заказ 375 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тельности сь т.е, происходит отказ работы известного регулятора,В рассматриваемой схеме при О = 1 (отказ формирователя сигнала О) постоянно открыт первый ключ 9, В этом случае при 5 срабатывании релейных элементов 5 не замыкается цепь обратной связи через второй ключ 10 до тех пор, пока не сработает г релейных элементов 5, после чего включается мажоритарный элемент 7 в каждом ка нале. Сигнал блока выделения модуля 8 Оы = 1 проходит через первый ключ 9 и открывает второй ключ 10, после чего замыкается обратная связь и начинается формирование регулирующего сигнала О 15 длительностью ь, Иначе говоря, при отказе формирователя сигнала О рассматриваемая схема остается работоспособной.Пусть Р - надежность известного регулятора, Рг - надежность рассматриваемого 20 регулятора, Рз - надежность формирователя сигнала Оь Тогда надежность известного решения будет равна ся несущественно, то можно считать, что Р = Рг. Пусть Р 1 = Р 2 = 0,9, Рз = 0,95, Тогда Р = 0,855, Р = 0,9, т.е. надежность предлагаемо 11го решения выше надежности известного решения,Формула изобретения Резервированный релейный регулятор, содержащий и каналов, каждый 1-й канал содержит элемент сравнения, первый вход которого является соответствующим информационным входом регулятора, релейный элемент, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход - к входу формирователя импульсов, инерционное звено, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, и мажоритарный элемент, при этом выход формирователя импульсов каждого 1-го канала соединен с 1-м входом всех и мажоритарных элементов, о тл ича ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности формирования регулирующего сигнала, в каждый канал введены блок выделения модуля и два ключа, при этом в каждом канале выход мажоритарного элемента через первый ключ соединен с управляющим входом второго ключа, через который выход релейного элемента соединен с входом инерционного звена, управляющие входы первых ключей каналов подключены к шине задания режима работы регулятора, выходы мажоритарных элементов являются соответствующими выходами регулятора.