Релейный регулятор

72) Авторы изобретен К. Г. Фаворский и А. В. Репнико Заявитель рдена Ленина авиационныи институтим, Серго Орджоникидзе осковск(54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТО Изобретение относится к регулирующимустройствам автоматики, оптимальным релейным системам управления,.к регуляторам замкнутых систем с кусочно-постоянным управлением, обеспечивающим изменения знака управляющего воздействия при состояниях системы, определяемых гиперповерхностями оптимального переключения.Известен репейный оптимальный регулятор для объекта И -го порядка, содержащий И датчиков информации и И .преобразователей переменных состояния, И - 1 координатный функциональный преобразователь и двухвходовой компаратор, причем выходы всех датчиков соединены со входами всех преобразователей переменных состояния, выходы которых первого напрямую, а последующие через функциональный преобразователь, связаны со входами компаратора 1.Наиболее близким к предлагаемому является релейный оптимальный регулятор, содержащий последовательно соединенные датчик переменной состояния, устройство определения знака, устройство перемножения знаков релейных сигналов и исполнительное устрой.ство, выход датчика состояния связан черезустройство выделения модуля с первымвходом устройства запоминания экстремума,выход которого соединен со входами лер.вых функциональных преобразователей, при.чем выход устройства определения знакачерез дифференцирующее устройство связансо вторым входом устройства запоминанияэкстремума 23,Недостатком известного регулятора является наличие методической погрешности,приопределении моментов переключения дляобъектов, передаточная функция которых выше второго порядка. При определении момен 1%тов переключения используется точка экстремума измеряемой переменной в простран.стве состояний, для .которой известны только величина экстремума переменной состояния и скорость ее изменения, равная нулю.30Погрешность в таких системах вызвана отсутствием информации об ускорении и последующих производных в момент экстремумаизмеряемой переменной состояния, Цель изобретения - повышение точностирегулятора.Поставленная цель достигается тем, чтов регулятор дополнительно введены селекторположительных сигналов, интегратор, вторыефункциональные преобразователи и компара-,торы, выходы устройсгва выделения модуляи устройства запоминания экстремума связаны соответствующими входами первогокомпаратора, выход которого через последовательно соединенные селектор положительных сигналов и интегратор связан с первыми входами вторых функциональных преобразователей, второй вход которых соединен с выходом устройства запоминания экстремума, а выход подключен к первому входу соот ветствующего второго компаратора, второй вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего первого функционального преобразователя, а третьи входы вторых компараторов подключены к выходу устройства выделения модуля, выходы вторых компараторов соединены с соответствующими входами устройства перемножения знаков, а выход дифференцирующего устройства соединен со входом обнуления интегратора,На чертеже изображена блок-схема регулятора.Регулятор включает в себя датчик 1 переменной состояния, устройство 2 определения знака, устройство 3 перемножения знаков релейных сигналов, исполнительное устройство 4, устройство 5 выделения модуля, устройство 6 запоминания экстремума, первые функциональные преобразователи 7, дифференциру-. ющее устройство 8, вторые компараторы 9, первый компаратор 1 О, селектор 11 положительных сигналов, интегратор 12, вторые функциональные преобразователи 13. Выход датчика 1 подключен к последовательно соединенным устройствам определения знака 2, перемножения знаков 3 и исполнительному 4, а также последовательно соединенным устройствам выделения модуля 5 и запоминания экстремума 6. Выход устройства 6 соединен с первым входом комларатора 10, входами всех функциональных преобразователей 7 и первыми входами всех функциональных преобразователей 13, Выход уст ройства 5 подключен ко второму входу компаратора 10 и третьим входам всех ком. параторов 9, Выход компаратора 10 соединен со вторыми входами всех вторых функ. циональных преобразователей 13 через последовательно соединенные селектор положительных сигналов 11 и интегратор 12. Выходы соответствующих функционального преобра. зователя 7 и функционального преобразователя 13 подключены к первым двум входам-го компаратора 9 подключен к+1 входу устройства перемножения 3, Выход устройства 2 определения знака через дифференцирующее устройство 8 подключен ко входам обнуления интегратора 12 и устройства 6 запоминания экстремума. Устройство реализует следующий алгоритм1.1 = - з 1 дп х Ь ядп 1 х - Х;(тэ,"1 тах) 1где х - изменяемая переменная состояния. или сигнал, поступающий с датчика 1;- координата переключения при ускорении и дальнейших производных равным нулю, зависящая от 1 х щах,время; отсчитываемое от моментаэкстремума;хдзах - экстремальное отклонение сигнала х,снимаемое с устройства 6, реализующего зависимость 1 О 15 20 25МС 1 Х Э 5 Характеристика компаратора 10 - трехпозиционная с зоной нечувствительности, так какна него поступают равные сигналых щах =х40 при ядп х = ядп х или разныеЦтах )1 Чпри ядп х = - ядп х. Селектор 11 положительных сигналов (может быть реализован диодом) устраняет сбои в работе интегратора 12при наличии помех на выходе устройства 5.45 Функции К - закладываемые в функциональные преобразователи 7 и Г 1(тэ 1 хМах)закладываемые в преобразователи 13 определяются по следующей методике.Если экстремум не является граничным,т.е. в момент экстремума х=О, то изображаю.щая точка в момент экстремума в и-мерномпространстве состояний находится в и - 2 - мерной области, для которой определены" - "вах и х: О, а последующие производныемогут быть произвольными. В области фиксируемого экстремума выделяют одномерноемногообразие по параметру х и нахолят семей.ство оптимальных переходных процессов при Сигнал ядп х снимается с устройства опре.деления знака, а сигнал ядп 11 х - ,т.; 1; х ЭОФэ х/гпах) - с соответствующих вторых компараторов, Сигнал тэ в регуляторе формирует.ся интегратором 12 в соответствии со следую.щей зависимостью;фиксированном хща. Одномерное многообразие начальных условий дает и - 1 кривую совокуе ности точек для каждого переключения в и-мерном пространстве состояний, Дополняя и-мерное пространство состояний до и+1-мерного координатой времени, отсчитываемого от момента экстремума или от момента времени начала процесса в расчете, проектируют полученные кривые на плоскость х, 1 э. Расчет повторяют для разных значений хщах. Полученную функцию проекций кривой для 1-го переключения и для определенного значения хщах разбивают на две частиХ; и 1;(1 э, ) х щах), где Х - величина координаты переключения по координате х, при х =. О, а 11(1 э, )х щах) - приращение .этой координаты при изменении х. Величины Ъ; для 1-го переключения объединяют в функциональную зависимость Х; = 1(хщах) и закладывают в -ый функциональный преобразова. тель 7, а пРиРашениЯ Ф;(1 э, фдвх) - в 1-ый двухкоординатный функциональный преобразователь 13.Управляющее воздействие иа первом интервале определяется устройством определения знака согласно выражения О = -з 1 ди х при этом на второй и последующие входы устройства 3 подаются сигналы +1 с компараторов 9. Момент экстремума определяется компаратором 10, сигнал с которого в этот момент становит. ся +1 и интегрируется интегратором 12, Совокупность сигналов с двух 1-ых преобразователей 7 и 13 определяет значение 1-ой координаты переключения, равное сумме;+1;(1 э, Х ща). Компараторы 9 переключаются последовательно в момеит равенства модуля измеряемого сигнала координате переключения по мере уменьшения измеряемого сигнала и реализуют с помощью устройства 3 и - 1 переключение управляющего воздействия, При отработке рассогласования в момент х = 0 схема приходит в исходное состояние за счет обнуления устройства запоминания экстремума б и интегратора 12.Регулятор исключает ошибки при определении моментов переключения для объектов, передаточная функция которых выше второго порядка, так как учитывает для определения моментов переключения значения переменных: измеряемую переменную и ее скорость, равную нулю, отнесенные к моменту не граничного экстремума и ускорение в момент экстремуыа за счет введения в регулятор времени. Использование времени, отсчитываемого от момента экстремума, устраняет методическую погреш.ность в определении координаты переключения,равную величине Ф; (1 э,х/ ща),Повышение точности расширяет класс объектов, для которых предлагаемый регулятор дает квазиоптимальное решение,Формула изобретенияРелейный регулятор, содержащий последовательно соединенные датчик переменной состоя.ния, устройство определения знака, устройствоперемножения знаков релейных сигналов иисполнительное устройство, выход датчика состояния связан через устройство выделениямодуля с первым входом устройства заломи.мания экстремума, выход которого соединенсо входами первых функциональных цреобра 30 зователей, а выход устройства определениязнака через дифференцируюшее устройствосвязан со вторым входом устройства запоминания экстремума, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности,фф он содержит селектор положительных сигналов,интегратор, вторые функциональные преобразователи и компараторы, выходы устронствавыделения модуля и устройства запоминанияэкстремума связаны с соответствующими вхо 30. дами первого компаратора, выход которогочерез последовательно соединенные селекторположительных сигналов и интегратор связанс первыми входами вторых функциональных,преобразователей, второй вход которых сое.З динен с выходом устройства запоминанияэкстремума, а выход подключен к первомувходу соответствующего второго компаратора,второй вход каждого из которых подключенк выходу соответствующего первого функциод нального преобразователя, а третьи входывторых компараторов подключены к выходуустройства выделения модуля, выходы вторыхкомпараторов соединены с соответствующимивходами устройства перемножения знаков, авыход дифференцирующего устройства сое.динен со входом обнуления интегратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Павлов А. А. Синтез релейных систем,0оптимальных по быстродействию. "Наук ",19 бб, с, 209-219.2, Авторское свидетельство СССР У 283354,кл, 6 05 В 17/00, 1974 (прототип).885971ИПИ Заказ 10542/69аж 943 Подписное Филиал ППП "Патент", ,Ужгород,ул.Проектная,4