Корректирующее устройство

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл, Я 05 В 5/01 Государствеииый комитет СССР ио дедам изобретеиий и открмтий(54) КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к системам автоматического угпэавления, в частности к их функциональным элементам, испольэуеьым для целей коррекции автоматических систем, и может быть ис польэовано для коррекции или фильтрации сигнала ошибки управления в тех случаях, когда помимо последнего в системе управления присутствует сигнал скорости ошибки управления.Наибольшее применение предлагаемое устройство может найти при согласовании датчиков первичной информации систем управления и их регулирующих устройств. 15Известно устройство, в котором для обеспечения Фильтрации управляющего сигнала без ухудшения его фазовой характеристики используется апериодическое звено, входы которого 2 О соединены с источником корректируемого (фильтруемого) сигнала и с источником сигнала скорости корректируемого сигнала Я.Известное устройство может быть 25 использовано только в тех случаях, когда необходимо подавление высокочастотных составляющих (выше частоты среза), присутствующих в корректируемом сигнале, Для выделения отдель ных частот, присутствующих в корректируемом сигнале, или для их подавления в заданном интервале частотустройство-прототип не может бытьиспользовано, что часто является егосущественным недостатком.Из известных устройств по технической сущности к предлагаемомуустройству наиболее близко устройство, состоящее из последовательносоединенных п интегросумматоров, первый вход первого иэ которых соединен с первым входом устройства 23 .Такое устройство может осуществлять фильтрацию (коррекцию) сигнала по произвольному сложному закону,но вносит в корректируемый сигналфаэовые иэкажения, ухудшающие устойчивость системы.Цель изобретения - увеличение помехо защищеннос ти,Поставленная цель достигается тем,что вторые входы всех интегросуьщаторов соединены со вторым входомустройства, а выходы всех интегросумматоров, начиная со второго - с третьим входом предыдущего интегросумматора, выход последнего интегросум"матора соединен также с третьим входом этого, интегросумматора.На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства.Устройство состоит из и интегросумматоров 1-4 и апериодического звена, выполненного на интегросумматоРЕ 5(и+1). Вход 1 первого интегросумматора 1 соединен с выходом источ 5ника б корректируемого сигнала х, апервые входы (21, 3, , (и)-1)каждого последующего интегросумматОра связаны с выходом предыдущегоинтегросумматора, Каждый интегросумматор охвачен по третьему входу (1,(и)-3) цепью отрицательнойобратной связи через предыдущий интегросумматор. Вторые входы соединены с источником 7 сигнала скоростикорректируемого сигнала.На фиг. 2 представлен вариант устройства для случая п=1, служащий дляпояснения достигаемого эффекта.Порядок корректирующего устройства определяется числом интегросумматоров, используемых в устройстве(на фиг. 1 представлен Фильтр(п+1)-гопорядка, на Фиг. 2 - фильтр 2-го по-рядка). Сигнал х, поступающий на 25вход устройства, корректируется нужным образом, например: ослабляютсясигналы помехи, присутствующие внем, " подчер ки в аются" ( выделяют ся )сигналы заданных частот, сигналы поМехи в одном заданном диапазоне неослабляются, а в другом "подчеркиваются",При прохождении сигнала х черезустройство он искажается (амплитудные и фазовые искажения). Если амплитудные изменения сигнала х в заданном диапазоне частот являются положительным следствием использованиякорректирующего устройства, то фазовые искажения (запаздывания) и амплитудные искажения вне заданного частотного интервала нежелательны.Для восстановления полезного сигнала используется сигнал скоростикорректируемого (полезного) сигнала. 45Передаточная Функция заявляемогоустройства может быть записаиа длясигнала х в следующем виде:К КЯ маеще у50с, риф"+О рл, р ЖР)гдето, ",а, - постоянные коэффииценты.При отсутствии сигнала Ц выходнойсигнал устройства имеет видКХ=, р Х(,Д).Если представить сигнал х в виде(3)Х= Х+Х,; еОгде Х - составляющая сигнала Х, кокоторую нужно пропуститьчерез корректирующее устройство беэ искажений (корректируемый сигнал),65 Х - составляющая сигнала Х , которая должна быть отфильтрована,а сигнал Ц - аналогично в видеУ У У= АОС Я, (4)или иначе - УР) Р "(Р)+Уто выходной сигнал устройства имеет,видйд р"+ар"а,рЧ Ъ(р) Эр)(5)При равенстве коэффициентов о а а ы а. С 1 п и пч 1" о ь и т.д, уравнение (5) имеет видХ =КХФ Х +1(Р) (Р)(б) т.е. сигнал Х не искажается.В зависимости от коэффициентов поли нома 0 ( р ) си гн алы х и ч могут либо ослабляться, либо усиливаться ( подчеркиваться ), либо в одном диапазоне частот ослабляться, а в другом усиливаться. Для того, чтобы получить только ослабления сигнала Х коэффициенты ап выбираются таким образом, чтобы корректирующее устройство представляло собой последовательно включенные апериодические звенья, т.е, 0(р) представим в виде сомножителей первого порядка.Для усиления сигнала х на отдельной частоте коэффициенты а выбираются таким образом, чтобы корректирующее устройство представляло собой последовательно включенное колебательное и апериодические звенья, т.е.0(р) представим в виде сомножителей 2-го и 1-го порядка. Если выбором коэффициентов добиться того, чтобы О(р) был представлен в виде произведения сомножителей второго опрядка, то устройство позволяет "подчеркнуть" сигнал на заданных частотах, Коэффициенты О полностью определяются коэффициентами передачи по входам каждого интегросумматора (по входу 1 - коэффициент К 1 , по входу 1 - коэффициент К 1, й т.д.).Вопрос практической реализации тесно связан с вопросом устойчивости устройства, которое будет наиболее устойчиво, если цепи обратной связи охватывают минимально возможное число интегросумматоров.Для доказательства получаемого эффекта рассмотрим пример реализации устройства (фиг,2). Указанное устройство описывается следующей системой уравнений: х =К х+ к у - к хф1 ь 1ФИсходя из системы (7) выходнойсигнал в операторной форме может бытьвыражен следующим образом: 20(9) При выборе коэффициентов 25К 2 = 1К 1К 2 = К 2выражение (8) имей видхх=х (.(р)т.е. полезный сигнал не имеет фазовых искажений, а корректирующее устройство воздействует только на сигналы помехи (Х и у )Выражение для 0(р) можно представить в виде35) где коэффициенты К- коэффициенты передачи по соответствующим входам.Рассмотрим два случая использования устройства, представленного на фиг. 2: 1) фильтрации сигнала Х и 2) выделение - "подчеркивание" составляющей сигнала х заданной частоты.1. Пусть сигналы Х и ч представлены в виде (3) и (4) , тогда 15М,Р+,Ь 2 Р+ Х"(Р)- "+(,Р)1р 2 + к 22 Р + с(2 к 2 (8 ) если) 1, то 1/Ор представляет собой апериодическое звено (два последовательно включенных звена 1-го порядка). Таким образом, выбором коэффициентов К входной сигнал может быть отфильтрован от сигнала помехи необходимым образом при неискаженном полезном сигнале,2, Пусть, например, сигналы х и Ц представлены в виде (3) и (4) и составляющая сигнала Я равна нулю, тогда при Е,с 1 сигнал (.(р) - в соответствии с Формулой (10) - представляет собой выходной сигнал колебательного звена, "подчеркивающего" сигнал на резонансной частоте.Формула изобретенияКорректирующее устройство, содержащее последовательно соединенные и интегросумматоров, первый вход первого иэ которых соединен с первым входом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, вторые входы всех интегросумматоров соединены со вторым входом устройства, а выходы всех интегросумматоров, начиная со второго, соединены с третьим входом предыдущего интегросумматора,выход последнего интегросумматора соединен также с третьим входом этого интегросумматора,И сто ч ни ки и н формации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9470789, кл, Я 05 В 13/02, 04.10,73.2. Урмаев А. С. Основы моделирования на АВМ. М "Наука", 19 74, с.96- 100, рис, 5.5 (прототип).783749 Фиаг Составитель Г, НеФедова Техред С. Мигунова Корректор Н. Швыдкая Редактор И. Грузова Филиал ППП "Патент", г. ужгород, .ул. Проектная, 4 Эаказ 8547/50 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5