Двухканальный интегратор для систем автоматического управления

(51)5 6 06 0 7/18 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР, и Попов Е,П. Теория го регулирования. М.,етепьство 7/186, 19 ТОР ДЛЯ ПРАВЛЕЬК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4902100/24(57) Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано в системах автоматического регулирования широкого класса при наличии переменных задающих воздействий. Сущность изобретения: двухканальный интегратор содержит блок 1 выделения сигнала положительной полярности, два алгебраических сумматора 2, 9, два нелинейных элемента.7, 14 с зоной нечувствительности, два масштабных усилителя 4, 11, два интегрирующих усилителя 3, 10, два блока б, 13 сравнения. сумматор 15. блок 8 выделения сигнала отрицательной полярности, два ключа 5, 12. 1 ил,Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано в системах автоматического регулирования широкого класса при наличии переменных задающих воздействий.В качестве известных решений следует отметить распространенное применение непосредственно интегрирующих звеньев для достижения требуемого астатизма в системах автоматического управления САУ) 11; Основу решений составляет подача на интегрирующее звено (интегрирующий элемент, интегрирующий усилитель) сигнала управления или компоненты этого сигнала, например рассогласования. В замкнутом контуре регулирования обеспечивается при этом сведение к нулю сигнала на входе интегрирующего элемента, Тэк, при регулировании с интегральным законом по рэссогласованию достигается астатизм 1-го порядка, установившееся значение регулируемой координаты Хр равно задающемУ воздействию 9 зад, Рассогласование Я = 9 зад, - Хр сводитсЯ к нУлю.Известные решения имеют существенный недостаток для систем автоматического регулирования с существенно переменными задающими воздействиями, состоящий в следУющем, ПРи изменении сигналов 9 зад на этапах перекладки со сменой полярности или при периодических воздействиях наи-, нтегрированный сигнал предшествующей полярности входного сигнала на интегральном элементе создает затягивание процесса по отРаботке измененного сигнала 9 зад, что сужает положительные свойства интегрирующих элементов, ухудшая характеристики регулирования САУ по точности и быстродействию, Наиболее близким техническим решением является интегратор по 2.Целью изобретения является разра. ботка интегратора, лишенного отмеченных недостатков, т.е, расширение области применения и повышение точности.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого интегратора.Интегратор содержит блок 1 выделения сигнала положительной полярности, первый алгебраический сумматор 2, первый интегрирующий усилитель 3. первый масштабный усилитель 4, первь 1 й ключ 5, первый блок сравнения 6, первый нелинейный элемент с зоной нечувствительности 7, блок выделения сигнала отрицательной полярности 8, второй алгебраический сумматор 9, второй интегрирующий усилитель 10, второй масштабный усилитель 11, второй управляемый ключ 12, второй блок сравнения 13, второй)я поступает на сумматор 2, сигнал с выходакоторого яи формируется в виде:(3) при этом для этого случая О 0,с, = О, так какключ 5 нормально разомкнут (ниже будутпояснены условия его замыкания).Таким образом, в этой ситуации яи=я (4) и сигнал я и поступает на интегрирующий усилитель 3, в котором начинается процесс нелинейный элемент с зоной нечувствительности 14 и сумматор 15.На чертеже обозначено; я - входной+сигнал для интегратора; я, я - - положи 5 тельная и отрицательная компонентысигнала я; О ),с О 0,с. - сигналы обратныхсвязей по каналам положительной и отрицательной интегральным составляющим,соответственно; +р, - р - уставки зоны10 нечувствительности; я и, яи - входныесигналы для интегральных усилителей;Ои, О н - выходные сигналы с нелинейныхэлементов; О, О - выходные сигналы каналов положительной и отрицательной интег 15 ральных составляющих соответственно; О -выходной сигнал интегратора,Интегратор работает следующим.образом. Доминирующее интегрирование впредлагаемом интеграторе осуществляется20 по одному из двух каналов: положительнойи отрицательной компонентам входногосигнала я. Канал интегрирования положительной компоненты включает в себя блоки.1, 2 и 3; отрицательной - блоки 8, 9 и 10, В25 сумматоре 15 интегральные компонентысуммируются. Группы блоков 4,5,б,7 и11,12,13,14 обеспечивают регуляцию процессов смежных компонент, безударно сводя их до нулевого уровня. Входной сигнал30 я поступает на блоки 1 и 8 для селектирования,сигналов положительной или отрицательной составляющих соответственно, Свыхода блока 1 снимается сигнал положи+тельной полярности я, т,е,35интегрирования, выходной его сигнал О ра+ вен; О= Ки 3 яи бт,(5)+ О при О р,ОнО при О (р,(6) Сигналы е и О н сравниваются в блоке сравнения 13, который вырабатывает сигнал Аг в случае наличия этих сигналов, т.е,1 прик Ои Он О, (7)+ +Аг =0 при0 или О О. По команде Аг ключ 12 замыкается, и интегрирующий усилитель 10 замыкается на себя через обратную связь: усилитель 11 и сумматор 9, т.е.: яи=е - Оос. =е - Кс О (8) где Кс - передаточный коэффициент усилителей 11 и 4, определяющий постоянную времени Т замкнутого контура интегрирующего усилителя, т.е, в соответствии с(9) Величина Т подбирается достаточно малой - на порядок и более меньше постоянной времени замкнутого контура регулирования обьектом, в который включается интегратор, поэтому переходной (собственной) составляющей компоненты О можно пренебречь, и сигнал 0 = О в этом режиме.При смене полярности сигнала е сигнал я становится равным 0 в соответствии с (1). Сигнал Аг также становится равным 0 - в где Ки - передаточный коэффициент интегрирующих усилителей,Сигнал О поступает на сумматор 15. Сигналы я+и и О поступают на блоки 13 и 14, соответственно, для управления снятием отрицательной компоненты О. Для этого сигнал О проходит через нелинейный элемент с зоной нечувствительности 14, величина зоны нечувствительности которого р выбирается из условия отстройки от флуктуаций и дрейфа интегратора, а также может быть увеличена по условию достижения достаточно достоверного уровня интегрирования рабочего сигнала,Таким образом на выходе этого звенасоответствии с (7), Ключ 12 возвращается в нормальное разомкнутое состояние. Идет процесс интегрирования каналом интегрирования отрицательной компоненты 5 входного сигнала. Сигнал еи блока 9 определяется. еи=е - Оос.=я(10) 10 В интегрирующем усилителе 10 сигнал интегрируется по аналогии с (5); О,= КиЯ и бт. 20 О при О - РОприО ) - р,(12) Сигналы я и О я подаются на блок сравнения 6, с выхода которого сигнал А 1 = 1 по аналогии с (7), но при уровнях к0 и Он 0: 1 при е. (Ои О, (0,30 0 при е 0 или Он:О. В (7) и (13) нижние условия дэны с избы+ + точностью, поскольку сигналы е, Омогут быть либо равными нулю, либо больше нуля; соответственно я и О н могут быть либо равными нулю, либо меньше нуля.Сигнал А 1 замыкает ключ 5 и, соответственно, интегрирующий усилитель 3 через усилитель 4 и блок 2, сводя наинтегрирован+ный ранее сигнал О к нулю за достаточно малый промежуток времени. Таким образом сигнал О = О + О -+ О .Формула изобретения Двухканальный интегратор для систем автоматического управления, содержащий блок выделения сигнала положительной полярности и блок выделения сигнала отрицательной полярности, объединенные входы которых являются входом интегратора, первый и второй интегрирующие усилители, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого является выходом интегратора, отличающийся тем,что,сцелью расширения области применения и повышения точности, в него введены два блока сравнения, два ключа, два нелинейных элемента с зоной нечувствительности, два масштабных усилителя и два алгебраических 15 Сигнал.О подается в сумматор 15 ина нелинейный элемент 7, При достижении О-р на выходе блока 7 появляется сигнал О н, отличный от нуля;1791827 сСоставитель А. ПучковТехред М.Моргентал Корректор Л. Лукач Редактор Н. Пигина Заказ 153 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 сумматора, первый вход первого алгебраического сумматора соединен с выходом блока выделения сигнала положительной поЛярности и первым входом второго блока сравнения, а выход - . с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные первый ключ и первый масштабный усилитель соединен с вторым входом первого алгебраического сумматора, первый вход второго . алгебраического сумматора соединен с выходом блока выделения сигнала отрицательной полярности и с первым входом первого блока сравнения, а выход - с входом второго интегрирующего усилителя, выход которого через последовательно соединенные второй ключ и второй масштабныйусилитель соединен с вторым входом второго алгебраического сумматора, выход пер вого интегрирующего усилителя черезвторой нелинейный элемент с зононечувствительности соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом второго 10 ключа, а выход второго интегрирующегоусилителя через первый нелинейный элемент с зоной нечувствительности соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с управляющим 15 входом первого ключа,