Устройство для автоматической настройки систем регулирования

ОП ИИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Зазисимое вт. свидетельс:у.,асударственный камитетСавета Министрав СССРаа делам изабретенийи открытий Кл 6 05 Ь 13/О 0.1.1971 ( 161963218-24) аявл вки-единением за с пр риорпте УДК 621.3.078(088.8) бликовано 28,Ю 1.1973. БюллетеньЗд Ката писания 7.1,1974 ликован Авторыизобретен В. Новоселов и А. А. Кобзе аявптсл ТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯсодержит генерахему 3 измерения Л, Изобретение относится к системам автоматического регулирования и:может быть использовано для пх автоматической настройки.Известно устройство для автоматической настройки систем регулирования, содержащее генератор пробных сигналов, выходы которого, подключены соответственно к,первой выходной клемме устройства и первому входу схемы измерения и запоминания сдвига фаз, выход которой через последовательно соединенные схему считывания, усилитель и двигатель подключен ко второй выходной клемме устройства, к первой входной клемме которого подключен второп вход схемы, измерения и запоминания одвпга фаз.Однако такое устройство не обеспечивает достаточной точности настройки, позволяет осуществлять настройку систем автоматического регулирования, имеющих амплитудную фазо-частотную характеристику в замкнутом состоянии с простым резонансом, и не пригодно для настройщики систем, характеристики которых имеют скачкообразный резонанс, т, е. имеют вид гистерезиса в области рсзонансных частот,Цель изобретения - повышение точности настройки и обесопечение автоматической настройки как систем автоматического регулирования, амплитудные фазо-частотпые характерпстики которых имеют простой резонанс,так и систем, характеристики которых имеютскачкообразный резонанс, т. е. расшцренпефункциональных возможностей известногоу стройства,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство содержит последовательно соединенные реле и триггер, кнопку и два дифференциатора, вход первого пз которых соеди 10 нен с другим выходом схемы измерения и запоминания сдвига фаз, а выход - с входомтриггера и выходом второго днфференциатора вход которого через кнопку подключен ковторой входной клемме устройства, третий15 выход схемы измерения и запоминания сдвига фаз через замыкающий контакт реле соединен с другим входом схемы считывания.На фиг. 1 представлены блок-схемы устройства для автоматической настройщики систем20 регулирования и настраиваемой системы; нафиг. 2 - амплптудная фазо-частотная характеристика настраиваемой системы; на фиг,3 - график статической зависпмостп фазового сдвига выходной величины настраиваемой25 системы относительно пробного сигнала вфункции настраиваемого коэффициента усиления на частоте сор в в сор - частота резонанса.Блок-схема устройства 130 тор 2 пробных сигналов, с,и запоминания сдвига фаз, реле 4 с копактом 5, схему б считывания, усилитель 7, двигатель 8, дифференциаторы 9 п 10, триггер 1и кнОпку 12, прием реле 4 с контактом 5,дифференцпаторы 9 и 10, трагср 11 и кнопка 12 образуют логический блок 13.Блок-схема настраиваемой системы 14 содержит чувствительный элемент 15, сумматор16, блок 17 настраиваемого коэффициентаусиления и основной контур 18.На фиг. 1 приняты также следующие обозначения:Х, - входной сигнал системы;Х, в выходн сигнал системы;Х - ошибка системы;х - выходная величина;А, зп сор 1 - пробный гармонический сигнал,подаваемый в систему;Лэ созвр 1 - пробный гармонический сигнал,подавасмый в устройство;+ Ь - положительное напряжение источника питания.На фиг, 3 приняты следующие обозначения:К 5. - коэффициент усиления прямойцопн настраиваемой снстсмы;р - фазовый сдвиг между проон осигналом и выходной вслпчшойнастраиваемой системы,Устройство работает следующим образом.Во внутренний контур системы (суматор16) с генератора 2 подается пробный гармонический сигнал Л, зп зр 1.Сгнал, сдвинутый на 90, т. е, Л, сов ир,с генератора 2 подается в схему 3, на которую также подается выходной сигнал системы. Схема д работает таким образом, что втечение полупериода пробного сигнала в ней1 происходит измерение величины и Определение знака сдвига фаз подаваемых на нее сигналов, а в течение второго и третьего полупериодов схемой б с нее считываются этп величины. В то время, как одна часть схемы 8подключена на считывание, другая часть схемы подключается на измерение. В четвертыйполупериод другая часть схемы 3 подключается на считывание, а первая ес часть - наизмерение (причем перед измерением происходит сброс запомненных значений) и такдалее, Информация о фазовом сдвиге передается на схему б по двум каналам: величина угла - через контакт 5,реле 4, а знак -напосредственно. Выходной величиной схемыб является переменное напряжение (модулированное несущей частотой), величина которого пропорциональна отклонению фазовогосдвига выходного сигнала системы относительно пробного сигнала от эталонного, а фаза его Определяет энак отклонения фазовогосдвига от эталонного. Эталонным фазовьвсдвигом, на который настраивается выходнойсигнал системы относительно пробного сигнала, является угол срэ,= - 90,При этом оигналы, поступающие на схему3 с генератора 2 и выхода системы, совпадают, так как сигнал, поступающий с генера 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тора 2, сдвинут относительно прооного на 90" и :я Быхо;с схс.ы д, я, слс;Овятс;ьпо, и пя выходе схемы 6 сипал равен нуло.Тийз 051)язО 1, нястроЙкс Н 1)опзводиС 5 Нс прерывно, что позволяет позысить ее точность, причем настройка коэффициента усиления системы К, на оптимальное его значенпе К, обеспечивается с любого его на чального значения, Прп эом настрока за канч;вается со стороны значений К;)К т. е. на выходе системы из резонанса в момент перехода фазового сдвига через эталонное значение ( - 90),при изменении его зпаяения с /ср /) /срт/ на р 2/ ( срэт (с: фиг. 3), Если в начальный момент К 5(КУ, логичоский блок 13 увеличивает К, до значения, при котором возникает рсзонанс и затем прн выходе системы из резонанса учепьценпсм Кт обеспечивает ОптоальнУо его настРойку,Пусть в начале настройки Кт(Кпри этом )ср) (90, Так как во всей области изменения настраиваемого параметра фазовый сдвиг выходного сигнала системы относительного пробного сигналя отрицателен, то в дальнейшем имеют в зилу только ео зсличппу,,1 л 5 Нк,оченпя олока 18 необхо:ихо зама. путь и рзомкнуть кнопку 12, в результате чего прп ее замыкании поло 5 кительпос напряжение +Уподается на дфференциатор 1 О, на вьходе которого формируется положительный импульс, псребрасывающий триггер 11 в состояние, при котором срабатывает реле 4, зямька 5 свой контакт 5. При рязъы,Янн кнопки 12 на выходе дпфференцпатора 10 сигнал не формируется и, следовательно, не изменяется состояние триггера 11. Выходное напржение, пропорциональное отклонению фазового сдвига выходного сигнала системы от эталонного, т, с, от 90, через замкнувшийся контакт 5 подаегся на схему считывания б. В этот момент К, (К иследовательно, срсрили р(90. Управляющий сигнал с выхода схемы считывания, пропорциональный величине и знаку отклонения фазового сдвига относительно эталонного (90 - р), через усилитель 7 поступает на двигатель 8, который начинает вращаться, изменяя при этом свою выходную величину и и, следовательно, коэффициент усиления К, в сторону увеличения. Прп достижении коэффициентох у"силенпя некоторого значения большого К ) в системе возникает резонанс, прп этом фазовый сдвиг выходного сигнала системы, относительно пробного сгнала приближается к 180, т. е. фазовый сдвиг становится больше эталонного. В результате этого на выходах схемы 3 сигналы пзхеняются. При изменении фазового сдвига с ср(рт на ср)цъ, на дифференциатор 9 подается положительный скачок напря 5 кения. и на его выходе импульс не формируется.ПРИ изменении фазового сДвига с сг)сРтца с(срт ца лиффсрсициатср 9 полает:я отрицательный скачок напря)ксц )я, и на его выХО с фСМ)1 Р СТС 5 ОТР.1 ЦаТСЛЬНЬ 11 ИМПМЛ 1 С,пересалиа)о)ций триггер 11 в состояние, 5при,котором обссточивастся реле 4 ц размыкастс 51 конта 1",Г д.СГсловатсльио, при изменеш 1 И фазовогосчвига с сГ(90)" ца ср)90, что происходсцтпри увслцчс;и 1: коэффициента К; до зцачснсия, больше оптимального, и возникновении,при этом в системе резонанса, состояниетриггера 11 и рслс 4 не изменяется, т. е. выхол схемы 3 ис откл)очается от схемы 6, Кактолько фазовый сдвиг становится больше 15эталонного (при К,)К и вознИкновснцирсзоцаиса), изменяется выходной сигнал схемь считывания 6, и двигатель 8 на шнаетвращаться в обратную сторону, уменьшая прцэтом, коэффициент усиления К,. По доспсжеПцц СОЭС 1)С)ИцИЕНТОМ уСИЛЕНИя Ктт ОПТ 11 МаЛЬНОго значения система выходит из резонанса.При этом фазовый сдвиг, проходя через этаЛОННОЕ ЗиаЧСНИЕ, ИЗМЕЦЯЕтСЯ С сГ) сг.,т ИасГ(срт с большой скоростью, что сразу жсфцкссцруется схемоц 3, На дифференциатор 9при этом подается отрицательный скачок цапряжеция, в результате чего ца его выходеформируется отрицательный импульс, перебрасывающцй триггер 11 в состояние, 1 при ко- з 0тором обесточ;1 вается реле 4 и размыкаетсяконтакт 5, Дв)Гатсль 8 остацавлцгается. Процесс настройки закончен,В случае, когда начальное значение скоэф фициецта усилсция К, больше оптимального, прц подаче в систему прооных гармонических сигналов в системе возникает резонанс. Фазовый сдвиг при этом больше эталоцсного з 1)ачения. Пр) замыканип 1 снопки 12 триггер 11 40 перебрасывастся в состояние, при котором срабатывает реле 4, замыкая свой контакт 5.Выходная величина схемы 3, пропорциональная отклонен;цо фазового сдвига от эталонного, подастся ца схему счить)ванця 6. С вс)хола посллий управляющее цапряжснц чрсз усилитель 7 подается на двигатель 8, которыц умси)ииаст коэффициент усилшшя К). При достцжеш 1 и коэффициентом усиления Кх оптимального значения система гыходцт из резонанса. Прц этом фазовый сдвиг быстро ИЗМСНЯСТС 51 С С)Яэт Иа ЯСС,)т ПРО ОЛЯ ЧСРС)3 эталоннос значен:)е, в результате чего реле 4 обесточивается, размыкая свой контакт 5. Двигатель 8 останавливается, процесс настройки закончен.Предмет изобретенияУстройство для автоматической настройки систем регулирования, содержащее генератор ,пробных сигналов, выходы которого подключены соответствецпо к первой выходной клемме устройства и первому входу схемы измерения и зс)поминания сдвига фаз, выход которой через последовательно соединенные схему считьшания. усилитель и двигатель,полключсц ко второй выходной клемме устройства, к первой входной клемме которого подключен второц вход схемы измерения ц запомисиация сл )ига фаз, от 11 счп)ощееся тем, что, с цел)цо расширеиия функциональных возможностей устройства и повышения точности цастройки систем регулирования, оно солернсит послсловатсльно соединснныс реле п триггер, кнопку и лва диффсрсцциатора, вход первого из которых соединен с другим выходом схемы измерения и запоминания сдвига фаз, а выход - с входом триггера и выходом второго лифферецциатора, вход,ко- ТОРОГО ЧЕРЕЗ КЦОПКУ ПОЛ 1 ЛОЧЕН КО ВТОРОЙ входной .лемме устрОЙства, третий выход схемы измерсция и запомцнания слвига фаз черсз замыка 10 щцй конта,т рслс соединен с другим вхолом схемы считывания.Заказ 3510/11Тираж 780Ц 11 ИИПИ ГосСоветапо делам из11 осква, К,дарствеиииистров бретений Раушска