Устройство для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения

Союз СоветсиикСоциапистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и,940129(72) Авторы изобретения В. К. Стеклов и Н. В. Градобоева Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда СС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ИНЕРЦИОННОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ ТИПА НАСЫЩЕНИЯ 1Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах, содержащих элементы с нелинейностью типа насыщения,В известных устройствах дпя компенсации инерционной нелинейности типа на 5 сыщения автоматических систем параллельно нелинейному элементу с насыщением включаются последовательно соединенные нелинейный блок с зоной нечувствительности, модель элемента с насыщением и сумматор, второй вход которого соединен с выходом элемента с насыщением Г 1 .Недостатком укаэанного устройства является то, что в нем точность компжсации обеспечивается только прн безынерционном нелинейном элементе насыщения и стационарных параметрах нелинейности. На практике большинство непинейных к элементов инерционны.Известно также устройство дпя компенсации инерционной нелинейности типа насыщения, содержащее последовательно 2соединенные первый алгебраический сумм матор, инерционное нелинейное звено с характеристикой типа насыщения и второй сумматор, причем вход устройства через последовательно соединенные модель инерционного звена и репейный эл мент соединен с вторым входом второго сумматора, а выход релейного элемента через последовательно соединенные масштабный блок и модель звена, передаточная функция которого обратна передаточной функции инерционного звена, т.е, днфференцируюшее звено, соединен с вторым входом первого алгебраического сумматора 2 .Недостаток известного устройства- снижение точности компенсации при быстроизменяюшихся входных воздействиях вследствие технической сложности точной реализации модели звена с передаточной функцией, обратной передаточной функции инерционного звена, если инерционное звено имеет порядок выше первого, Создание точной модели потре 3 9403бовало бы усложнения схемы устройства,что значительно снизило бы помехозащишенность и надежность устройства,11 ель изобретения - повышение точности компенсацтш инерционной нелинейности типа насыщения независимо от характера входного воздействия.Указанная цель достигается тем, чтов устройство для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения, содер Ожашее подключенные к входу устройствапервую модель инерционного авена, последовательно соедшенные первый сумматор, инерционное звено, блок нелинейностИ И второй сумматор, а также после 15довательно соединенные репейный элементи масштабный блок, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, введены вторая модель инерционного звена, интегратор и третий сумматор, 20причем выход второй модели инерционного звена соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с выходом релейного элемента, второй вход которого соедтпсен через интегратор с выходом треть Зего сумматора, два входа которого соединены с выходами соответственно первой модсли инерционного звена и второгосумматора.Введение в устройство третьего сум- З 11матора позволяет измерить ошибку ком-пенсации нелинейности в любой моментвремени и благодаря связи выход третьего сумматора - интегратор устанавливатьуровень смещения и момент еГО подачив соответствии с уровнем ограничениянелинейности и характером инерционности,благодаря чему стало возможным исклточить из цепи формирования смешениядифференцирующее звено и, таким образом, синхронизировать основной сигнал исигнал смещения без применения дифференцирующего звена. Кроме того, введение второй модели инерционного авенапозволяет синхронизировать основной снг 45нал с выхода нелинейного элемента исигнал компенсационного кащцта, благодарячему исключаются фазовые искаженияпри прохождении быстроизменяющегосясигнала, расширяется динамический диапазон входных сигналов и, следовательно,повышается точность компенсации.На фиг. 1 изображена структурнаясхема устроисгва для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения;на фиг, 2 - структурная схема релейногоэлемента.Устройство содержит сумматор 1,инерционное звено 2, блок 3 нелинейнос 29 4ти типа насыщения, сумматор 4, первую модель инерционного звена 5, сумматор 6, релейщай элемент 7, масштабный блок 8, вторую модель инерционного звена 9, интегратор 10, источники 11 и 12 питания, сумматоры 13 и 14, инвергор 15, делители 16 и 17 напряжения, репейный элемент 18 с характеристикой типа зоны нечувствительности,Устройство работает следующим образом.Входной сиГнал проходит по двум каналам - основному и компенсационному. При большой амплитуде входного сигнала на сумматоре 1 величина входного сигнала уменьшается на величину смещения, формируемого репейным элементом 7, а на сумматоре 4 восстанавливается благодаря связи репейный элемент 7 - вторая модель инершионного звена 9 - второй вход сумматора 4. фазовые искажения сигналов исключены, так как на сумматорах происходИт сложение сфазнрованных сигналов - на сумматоре 1 суммируются сигналы, при прохождении которых нет временных задержек, на сумматоре 4 суммируются два сигнала, временные параметры которых одинаковы и Определяются характером инерционности н степенью точности второй модели инерционного звена.Входной сигнал поступает также через первую модель инерционного звена 5 на сумматор 6, где сравнивается с выходным сигналом устройства, Выходной сигнал сумматора 6 равен ошибке устройства и через интегратор управляет величиной зоны нечувствительности и уровнем ограничения релейного элемента 7. Интегратор имеет постоянную времени намного меньше постоянной времени инерционного звена. Поэтому практически мгновенно устанавливаются параметры релейного элемента в соответствии с параметрами блока 3 непинейности и ине 1 щионного звена 2, тем самым обеспечивая высокую точность компенсации инерционной нелинейности без применения дифференцирукаах звеньев, а значит в расширенном диапазоне входных сигналов по частоте.Эксиеркментальная проверка подтверждает работоспособность устройства и ее положительные свойства.Положительный эффект при испопьзо ваню изобретения заключается в повышении точности следяпах систем, в которых содержится нелинейность типа насыщения за счет приближения нелинейной5 9401 системы к линейной в расширенном дина. мическом диаплзоне входных сигналов., Предлагаемое устройство может быть ис- псаьзовано в разомкнутых и замкнутых системах автоматического регулирования, содержаших нелинейность типа насьпцения, например в электрических системах- элементы с ограничением напряжения, в гидравлических системах - элементы с ограничением давления или расхода. 1 О формула изобретения Устройство для компенсации инерхи онной нелинейности тица насыщения содержащее подключенные к входу устройства первую модепь инерцисящого звена, последовательно соединенные первый сумматор, инерционное звено, блок нелнней- рр ности и второй сумматор, а также последовате 3 ьно соединенные репейный элемент и масагйабный блок, выход которого цод 29 бключен к второму входу первого сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чго, сцелью повышения точности устройствапри расширенном динамическом диапазоневходных сигналов, в него введеньг втораямодель инерционного звена, интегратоРи третий сумматор, причем выход второймодели инерционного звена соединен свторым входом второго сумматора, авход - с вйходом релейного элемента,второй вход которого соединен черезинтегратор с выходом третьего суммато. ра, два входа которого соединены с выходами соответственно первой модежинерционного звена и второго сумматора.Источники информации,щжнытые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЖ 344407, кл. 6 05 В 5/01, 1970;2. Стеклов В. К. Компенсаюя нелинейности типа насыщения. ВИзв. Вузов.Электромеханиками, 1974, % 8, с. 866,рис, 3 б (прототип).Подписное митета СССР открытий