Регулятор с переменной структурой

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 040578 (21) 2608941/18-24 (51) М. Кл. Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки йо(23) Приоритет 0 05 В 13/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийОпубликовано 150780 Бюллетень Йо 2 бДата опубликования описания 150780(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(54) РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙИзобретение относится к техникеавтоматического управления и можетбыть применено в регуляторах с переменной структурой, предназначенныхдля управления различными объектами,Известен регулятор с переменнойструктурой, содержащий последовательно соединенные входное сравнивающее устройство с блоком звеньевкоррекции и устройство формированиясигнала переключения, к выходу которого подключены управляющие входыусилителей-преобразователей с логическими коммутационными устройствами, выходы которых подключены ковходам промежуточного сумматора,вы-.ход которого подключен через блокдифференциаторов ко входу исполнительного механизма )11,В этом регуляторе происходит переключение на линейную устойчивуюструктуру вблизи гиперплоскости переключения. Эта мера позволяет устранить аварийную ситуацию в том случае, если сигнал переключения по абсолютной величине меньше, чем переключаемый сигнал. Однако аварийнаяситуация может .быть связана с включением неустойчивей структуры при 39 одинаковых знаках регулируемой координаты и ее производных. В этом случае сигнал переключения, представляющий иэ себя сумму переключаемых координат, со временем станет больше, чем отдельные составляющие. Тем са" мым сохранится возможность для возникновения аварийной ситуации при постоянном включении неустойчивой структуры. Раиболее близким к предлагаемому устройству является регулятор с переменной структурой 2, содержащий устройство сравнения, выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного усилителя, переключающего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со вхо" дом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входаМи релейных сигналиэаторов, выход первого релейного сигналиэаторасвязан со вторым входом релейного усилителя черезпервый ключ, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, выход второго сигналиэатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемен.мйЮЖ ",", же - ,ъ,"жеа,-" .мвимиек 748346 55 ХХ) О, кьО 60 та равнозначности, второй вход которого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход сбединен с первым входом первого элементаИ, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя. Недостатком этого регулятора является его малая надежность из-завозникновения аварийной ситуации приотказе типа "замыкание" в переключающем устройстве и постоянном включении неустойчивой структуры, либопри отказе типа "обрыв" в прямой цепи регулятора, либо при отказе вцейи управления вторым ключом, из-зачего он будет все время разомкнути,следовательно, с выхода регулятора будет идти нулевой сигнал.Целью изобретения является повышение надежности регулятора путем исключения аварийных ситуаций при отказах регулятора с переменной структурой, работающего в скользящем режиме,Поставленная цель достигается тем,что регулятор с переменной структурой содержит три компаратора, второй элемент равнозначность, элементнеравнозначность, второй элемент И,устройство временной задержки и самоблокирующий ключ, причем входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с вы- З 5ходами дифференциатора, устройствасравнения и релейного усилителя,выХоды первбго и второго компараторовсоединены соответственно с первыми вторым входами второго элементаравнозначность, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого черезэлемент неравнозначность соединен свыходами второго и третьего компаратора, а выход второго элемента И соединен через устройство временной задержки с первым входом самоблокирующего ключа, второй вход которого свя зан с выходомпереключающего устройства, авыход подключен к третьему 50входу релейного усилителя. Блок-схема регулятора, представленная на чертеже, содержит устройство сравнения 1, дифференциатор 2, первыф, второй, третий и четвертый релейные сигнализаторы 3, 4, 5,6, первый, второй и третий компараторы 7, 8, 9, переключающее устройство 10, элементы равнозначность 11, 12, элементы неравнозначность 13, второй и первый элементы И 14, 15, устройство временной задержки 16, самоблокирующийся ключ 17, первый и второй ключи 18, 19, релейный усилитель 20. Сигнал рассогласования Х дифференцируется в дифференциаторе 2.На выходе переключающего устройства 10 Формируется сигнал 1 х 1 а 1 дп,(ТХ +Х), первый релейный сигнализатор 3 формирует сигнал 519 п (1 х 1 ++ 1 Х 1- О),второй релейный сигнализатор4 - 519 п ( Тх + х )третий релейныйсигнализатор 5 - 519 п ( ТьХ + х ),четвертый релейный сигнализатор 6519 п (1 х 1+1 х) - Е ), где оЕ и2 )На выходе первого компаратора 7выделяется 51 дп х, на выходе второгокомпаратора 8 - 51 дп х, на выходетретьего компаратора 9 - 519 п оЭлемент равнозначности 12 и неравнозначности 13 и первый элемент И 15Формируют признак А , по которомуосуществляется управление сомоблокирующимся ключом 17:А =О, при(ХХ ) ОЛХи 0)Ч х Х О,А: ,пРи(ХХ) ОА Хи ) 0),Самоблокирующийся ключ 17 замкнут,если А=О и разомкнут, если А = 1. Дляисключения ложных срабатываний применено устройство временной задержки 16, на выходе которого формируется сигнал видаО,ПРи 1 Х 11 х 1 Еча 1 рп(Т,х+х 1 а 1 п 1 Т х+ Х)Х+ 1 Х 1 а 1 Ди (Т Х 4. Х)11: ПРиЕ)Х 1 ФЯОЛа 1 Дп(Т 1 Х+Х а 1 ЯП(ТХХ)АА 0- х три ЯМ+1 К 1б Л а 1 до(Т.У+х)./где М - амплитуда выходного сигнала релейного усилителя 20 при разомкнутом самоблокирующемся ключе 17;с и р-.коэффициенты передачи устойчивой и неустойчивой структур соотв е т с тве н но; (сХ 1 Р) /2 и (с -р)/2 - весовыекоэффициенты сигналов, поступающихна первый и второй входы релейногоусилителя 20 соответственно послеустройства сравнения 1 и самоблокирующегося ключа 17 при единичномкоэффициенте обратной связи релейного усилителя 20,Аварийная ситуация в СПС возникает в том случае, если при одинаковых знаках Х и Х включается)-.структура, так как этим областямфазового пространства соответству-ют расходящиеся участки фазовых тра-екторий,Если рО , то знак О противоположен знаку х . Поэтому сочетание свидетельствует о возможности аварийной ситуации. При этом с выходалогической схемы равнозначности 8выдается сигнал на размыкание ключа74834617. В системе работает только устой- чивая структура.При аппаратурной реализации изобретения, например на интегральных микросхемах, объем вновь введенной, по сравнению с прототипом, аппарату ры составляет около 15. Это обеспечивает высокую достоверность схемы контроля.Средняя наработка на отказ повышается примерно в два раза. Применительно, например, к регуляторам газотурбинных двигателей, что означает повышение гарантийного ресурса работы системы регулирования также в 2 раза (от 2000 ч до 4000 ч).Принимая ориентировочно стоимость каждого агрегата 3000 руб., летное время одного самолета 30 000 часов, парк самолетов, использующих данный двигатель и агрегат, 100 штук, легко убедиться, что ожидаемый экономический эффект от внедрения данного изобретения составит 10000 руб.Формула изобретения25Регулятор с переменной структурой, содержащий устройство сравнения, выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного уси-ЗО лителя, переключающего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со входом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входа ми релейных сигнализаторов, выход первого релейного сигнализатора связан со вторым входом релейного усилителя через первый ключ, второйвход которого соединен с выходом ре О лейного усилителя, выход второгосигнализатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемента равнознач ность, второй вход которого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены три компаратора, второй элемент равнозначность, элемент неравнозначность, второй элемент И, устройство временной задерж" ки и самоблокирующий ключ, причем входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с выходами дифференциатора, устройства сравнения и релейного усилителя, выходы первого и второго компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента равнозначность, выход которого соединен е первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент неравнозначность соединен с выходами второго и третьего компараторов, а выход второго элемента И соединен через устройство временной задержки с первым входом самоблокирующегося ключа, второй вход которого связан с выходом переключающего устройства, а выход подключен к третьему входу релейного усилителя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 332453, кл. 6 05 В 13/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССР9 33 бб 44, кл. 6 05 В 13/02, 1972748346 оставительехред Ж.Кас Лащевлевич Корректор И. Муска дактор Н, Каменс исное ка 4 филиал ППП "Патент роектная,ород,237/34 Тираж 95 б По ЦНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб