Система регулирования

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оп 773571 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12,0279 (21) 2723532/18-24с присоединением заявки йо(51)М. Кл.з С 05 В 11/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088,8) Дата опубликования описания 231080(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при создании систем регулирования объектами, имеющими существенные нелинейности или в случае, когда исполнительные органы системы относятся к классу существенно нелинейных устройств.Известны системы регулирования состоянием объекта по отклонению,в состав которых входят чувствительньй элемент (датчик регулируемого параметра), задатчик регулируемой ве. личины, сравнивающее устройство,усилитель разности сигналов чувствитель ного элемента и задатчика, исполнительное устройство, которое,воздействуя на объект регулирования, сводит к ничтожно малой величине разность сигналов датчика и задатчика 113 . 20 Такие системы регулирования функционируют в случае, когда объект регулирования и исполнительное устройство имеют квазилинейные характерис тики, При значительных нелинейностях у объекта регулирования или исполнительного устройства получить устойчивую работу системы при заданных высоких точностных показателях 30 весьма затруднительно, а в некоторых случаях и принципиально невозможно. Наличие существенных нелинейностей резко усложняет проектирование и реализацию систем регулирования и заставляет вводить специальные нелинейные корректирующие устройства,практическое выполнение которых: вызывает значительные трудности. Кроме того, динамические характеристики такой системы даже в случае квазилинейности ее будут неудовлетворительны.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система регулирования, содержащая первый интегратор, формирователь временных интервалов, элемент сравнения первый вход которого подключен к задатчику, а второй вход, через последовательно соединенные чувствительный элемент и объект регулированияк выходу управляемого фаэосдвигающего элемента 21.Недостатком данной системы является трудность обеспечения устойчивости при работе ее исполнительного органа в широком диапазоне изменения Фазы управляющих сигналов при требуемых точностных показателях.Это обусловлено существенными нелинейностями характеристики исполнительного органа.Цель изобретения - повышение устойчивости системы.Цель достигается тем, что в известную систему регулирования введены запоминающий элемент, второй интегратор, пороговый элемент и четыре ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом элемента сравнения, вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами формирователя временных интервалов, ко входу которого подключен через последовательно соединенные пороговый элемент и второй инегратор выхода первого ключа, выход второго ключа соединен через первый интегратор с первым входом третьего ключа,. второй вход которого подключен ко второму входу первого ключа, а выход - через запоминающий элемент ко входу управляемого Фазосдвигающего элемента, первый и второй входы четвертого ключа соединены соответственно с выходом первого ключа и со вторым входом второго ключа, а.выход с выходом второго интегратора.На чертеже изображена Функциональная схема системы регулирования.Система содержит первый интегратор 1, запоминающий элемент 2, управляемый фазосдвигающий элемент 3, объект 4 регулирования, чувствительный элемент 5, элемент б сравнения второй интегратор 7, пороговый элемент 8 формирователь временных интервалов 9, первый, второй, третий и четвертый ключи 10, 11, 12 и 13.(управляемые синхронно), задатчик 14.Система работает следующим образом.Пусть в какой-либо момент времени состояние объекта и регулированияотличается от заданного, при этомпервый и третий ключи 10 и 12 замкнуты, Тогда на выходе первого интегратора 1 будет постоянный по величине сигнал, который через запоминающий элемент 2 подан на управляемой Фазосдвигающий элемент 3. Так как управляющее напряжение управляемого фазосдвигающего элемента 3 имеет постоянную величину, то Фазовый сдвиг также остается постоянным и состояние объекта 4 регулирования не меняется. Сигнал, характеризующий егО, с выхода чувствительного элемента 5 подается на сравнивающий элемент б, на который также подан сигнал от задатчика 14, задающий состояние объекта4 регулирования. Разность этих сигналов (сигнал ошибки) через замкнутый первый ключ 10 подается на вход второго интегратора 7, имеющего небольшую постоянную времени. Под влиянием ее сигнал на выходе второго интегратора 7 непрерывно нарастает и в какой-то момент становится равным60 65 меньшую, чем в предыдущем цикле. Изменение управляющего сигнала происходит скачком в момент окончания временного интервала.По мере того, как состояние объекта 4 регулирования приближается к заданному, увеличиваются промежутки времени между подключением первого сигналу, при котором срабатывает пОроговый элемент 8, который включаетформирователь временных интервалов9, При его включении второй и четвертый ключи 11 и 13 замыкаются, а первый и третий ключи 10 и 12 размыкаются. При этом сигнал на выходе запоминающего элемента 2, сигнал управляемого .Фазосдвигающего элемента 3 исостояние объекта регулирования ос Е таются неизменными. Замкнувшийся чет.вертый ключ 13 закорачивает второйинтегратор 7, возвращая его в исходное нулевое состояние. Сигнал ошибкитеперь через замкнутый второй ключ11 подается на вход первого интегра 15 тора 1, имеющего значительно большуюпостоянную времени, по сравнению с постоянной времени второго интегратора 7. Поэтому его выходной сигнал за тот же промежуток времени изменя О ется во много раз медленнее, чем увторого интегратора 7. За промежутоквремени, определяемый формирователем временных интервалов 9, сигнал на выходе первого интегратора 1 изменяется на небольшую величину. При этом состояние объекта 4 регулирования остается неизменным. По окончании временного интервала, формирователь временного интервала 9 выключается, второй и четвертый ключи 11 и 13 размыкаются, а первый и третий ключи 10и 12 заьккаются. При замыкании третьего ключа 12 сигнал на выходе запоминающего элемента 2 скачком изменяется, принимая то значение, котороебыло на выходе первого интегратора1 в момент окончания временного интервала. Соответственно изменяетсясигнал управляемого фазосдвигающегоэлемента 3 и состояние объекта 4 ре гулирования, Это приводит к уменьшению сигнала ошибки, снимаемого с выхода элемента б сравнения, которыйтеперь снова начнет заряжать конденсатор (на чертеже не показан) второго интегратора 7, Так как теперь сигнал ошибки меньше, то промежутоквремени, в течение которого сигнална выходе второго интегратора, 7 достигнет уровня срабатывания порогоо вого элемента 8, становится большепредыдущего. По достижении сигналана выходе второго интегратора 7 уровня срабатывания. порогового элемента8, последнее включает формировательвременного интервала 9 и все процес-сы повторяются, Так как сигнал ошибки уменьшился, то сигнал первого интегратора 1 изменился на величину, 773571интегратора 1 к выходу элемента сравнения (к сигналу ошибки) и уменьшается величина изменения выодного сигнала первого интегратора 1 за каждый цикл подключения его к выходу элемента б сравнения (к сигналуошибки), В итоге через некоторое количество циклов состояние объекта 4 регулирования приблизится к заданному и будет колебаться вблизи его с погрешностью, определяемой параметрами системы. При возмущающем воздействии на объекте 4 регулирования появится сигнал ошибки, который быстро заряжая конденсатор второго интегратора 7 начинает подключать первый интегратор 1 к элементу б сравнения с частотой, уменьшающейся по мере приближения состояния объекта 4 регулирования к заданному.Так как воздействие на объект 4 регулирования осуществляется скачком в момент времени замыкания третьего ключа 12 и система в этот момент является разомкнутой, вопроса обеспечения устойчивости в системах малого быстродействия практически не возникает, даже при наличии значительных нелинейностей. Это является следствием временного разделения моментов формирования сигнала и его воздействия на рбъект регулирования. Система, по существу, в любой момент времени оказывается разомкнутой, что обеспечивает ее абсолютную устойчивость при устойчивости отдельных звеньев.При резких увеличениях быстродействия системы переходные процессы в объекте регулирования могут оказать существенное влияние на процессы формирования управляющего сигвала и даже привести к потере устойчивости. Однако, и в этом случае обеспечение устойчивости ее решается значительно проще и легче даже при наличии существенных нелинейностей,чем в известных системах аналогичногоназначения. Формула изобретения5Система регулирования, содержащая первый интегратор, формировательвременных интервалов, элемент срав-.нения, первый вход которого подклю чен к задатчику, а второй вход -через последовательно соединенныедатчик и объект регулирования к выходу управляемого фазосдвигающегоэлемента, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения устойчивости системы, она содержит запоминающий элемент, второй интегратор,пороговый элемент и четыре ключа,первые входы первого и второго ключей соединены с выходом элемента20 сравнения, вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами формирователя временных интервалов,ковходу которого подключен через последовательно соединенные пороговыйЯ элемент и второй интегратор выходапервого ключа, выход второго ключасоединен через первый интегратор спервым входом третьего ключа, второйвход которого подключен ко второмувходу первого ключа, а выход - череззапоминающий элемент ко входу управляемого фазосдвигающего элемента,первый и второй входы четвертого клю.ча соединены соответственно с выходом первого ключа и со вторым входомвторого ключа, а выход - р выходомвторого интегратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Макаров И.М. Менский Б,М. Ли 40 нейные автоматические системы, М.,"Машиностроение", 1977, с. 9, рис.14.2. Лвторское свидетельство СССРР 541154, кл. 6 05 0 23/29,18.03.75,773571 Составитель Г. Нефедовадактор Е. Лушникова Техред А, Щепанская Шекмар ррек огЛ 9 Тираж 956 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Я, Раушская наб