Регулятор

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 п 947822(22) Заявлено 23,12.80 (21) 3222350/18-24) М. Кп. с присоединением заявки Новг С 05 В 11/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М,И.Калинина(54) РЕГУЛЯТОР Изобретение предназначено,для использования в системах автоматического управления, работающих по принципу отклонения.Известен способ регулирования саг.монастраивающейся системы с эталонноймоделью, в котором измеряется разностный сигнал между сигналами и ихпроизводными с выходов объекта регулирования и эталонной модели, нахалливается совокупность этих сигналовс помощью интегратора и периодическиперестраиваются параметры регулятора в соответствии с накопленным сигналом 1.Недостатком известного способа является сложность технической реализации.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее измерительрассогласования, управляемый, усилитель, блок выделения модуля, компаратор, преобразователь модуля во временной интервал, ключ, Фильтр, вкотором осуществляется плавная регулировка коэффициента, передачи системы при задержке начала регулировки,пропорциональной величине модулясигнала рассогласования 2),Это устройство позволяет в широких пределах изменить динамическиесвойства системы, однако имеет тотнедостаток, что стабильность его характеристик определяется стабильностью параметров объекта, что ограничивает область его применения объектами со стационарными параметрами.Цель изобретения - повышение динамической точности регулятора.Поставленная цель достигается тем,что в регулятор, содержащий последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, управляемыйусилитель, объект, выход которогосоединен с вторым входом первого измерителя рассогласования, выход которого соединен с блоком выделениямодуля, ключ, выход которого черезпервый фильтр подключен к управляющему входу управляемого усилителя, введены пороговое устройство и последовательно соединенные второй Фильтр ивторой измеритель рассогласования, 25 второй вход которого соединен с выходом объекта, а выход - с информационным входом ключа, управляющий входкоторого через пороговое устройствосоединен с выходом блока выделенияУправляемыР усилитель имеет коэфФициент передачи +1 при отсутствиисигнала на управляющем входе, +К приположительном сигнале на управляющемвходе и -К при отрицательном,На фиг, 1 представлена функциональ ная схема регулятора 1 на Фиг, 2временные диаграммы работы системы срегуляторомРегулятор содержит измеритель 1рассогласования, управляемый усилитель 2, блок 3 выделения модуля, пороговое устройство 5, Фильтры 5 и б,измеритель 7 рассогласования, ключ8, объект (управления) 9.Регулятор работает следующим образом.При работе системы управления смалыми ошибками (модуль сигнала рассогласования не превышает уставкипорогового устройства) ключ 8 ра 20зомкнут, коэффициент передачи усили-.теля равен +1, и система функционирует как обычная Система автоматического управленйя по отклонению,25Если модуль сигнала рассогласования превышает величину уставки порогового устройства, что происходит, если параметры объекта управления (коэффициент передачи, постоянные времени) отличаются. от расчетных значений, пороговое устройство 4 переводит ключ 8 в состояние Включено Передаточная Функция Фильтра б выби" . рается равной передаточной функции разомкнутой системы при значениях параметров объекта, равных расчетным (номинальным), т,е. фильтр 6 является моделью динамических характеристик разомкнутой системы. Сигнал наыходе измерителя 7 рассогласования фарактеризует степень отклонения пааметров объекта от расчетных, Через ключ Э этот сигнал подается на фильтр 5, параметры которого выбираются таким образом, чтобы обеспечить устой чивость движения объекта 9 относи.тельно модели, т,е. стремление к нулю ошибки. Это обеспечивается тем, что управляемыйусилитель 2 при ошибках одной полярности переводится 50 в режим с большим значением коэффициента передачи +К, при этом на объект 9 подается максимальный сигнал управления и приводятся в действие все его энергетические ресурсы для 55 достижения координатоР Хзначения Х В случае превышения координатой Хо значения Хмуправляемый усилитель 2 переводится в режим с коэффициентом -К и вновь используются все энерге тические ресурсы объекта для торможения с целью достижения значения Х,Если уравнение Фильтра 5 представить в видейХ , дХЯ (Х) = С Х + С - С (н65 то условием устойчивости процессауправления будет выражениеЕ у. 0д(1)вычисленное на координатах движенияобъекта управления, КоэффициентыС С И и значение коэффициента Квйбирают таким образом, чтобы выполнялось соотношение (1) . В этом случае происходит непрерывное переключение коэффициента усилителя 2 со значения +К на -К и обратно с весьмавысокой частотой (организуется скользящий режим движения объекта 9 относительно модели),Наличие порогового устройства поз"воляет удовлетворить двум противсречивым требованиям к работе системыуправления: высокая статическая точность при малой интенсивности выходных воздействий (при этом даже призначительных рассогласованиях операторов объекта и модели модульошибки рассогласования не превышаетвеличины уставки) и удовлетворительная точность (малое перерегулирование и колебательность, предельноебыстродействие) при высокой интенсивности входных воздействий. В этомрежиме динамика объекта с точностьюдо параметров скользящего режима определяется параметрами фильтра б(модели),На фиг. 2 изображены временныедиаграммы при отработке системойдвухполярного ступенчатого входноговоздействия (реверсирование объекта) .На диаграмме О показаны сигнал управления и обработки его фильтром 6Х(желаемый процесс) и объектом Хо,параметры объекта отличны от номинальных и его динамическая ошибкабольше допустимой, В момент времеви С начинает работать регулятор(например, восстанавливается связьмежду выходом измерителя 7 рассогласования и входом ключа 8). На диаграммах б, в, г, д, е приведены соответственно сигналы ошибки О ,рассогласования, выходного сигналапорогового устройства 4, выхода фильтра 5 и выхода управляемого усилителя 2Пороговое устройство 4 срабатывает и замыкает ключ 8 при превышении ошибкой б уровня уставки порогового устройства, помеченного на диаграмме б. Выходные сигналы блоков 5 и2 показаны приблизительно, так какдля скользящего режима характерны переключения с весьма высокой (теоретически бесконечной) частотой, на практике определяющейся неучтенными в математическом описаниИ малыми инерционностями и неоднозначными нелинейностями типа люфта и гистерезиса.Использование предлагаемого регулятора позволяет повысить динамическую точность работы системы при сохранении уочностных показателей установившихся режимов и расширить область работы объекта управления эасчет использования его в условиях,когда его параметры изменяются в значительных пределах, например, при 5применении климатических условий,иЪменении параметров нагрузки и т.п.Использование подобного регуляторав системах управления гидроприводами позволяет отказаться от систем 10термостабилизации рабочей жидкости,что может уменьшить стоимость, габариты привода и повысить его надежностьПредлагаемый регулятор может бытьвключен в любую систему автоматического управления, работающую по принципу отклонения. Целесообразно использование его в системах управления металлообрабатывающими станками, особенно с гидравлическим приводом, всистемах управления промышленнымиманипуляторами, динамические характеристики которых определяются массой обрабатываемого груза, а также всистемах управления летательными аппаратами. В любом случае возможностьработы регулятора в условиях измененияпараметров объекта управления являет.ся определяющим фактором его использования,Работоспособность предлагаемогорегулятора проверена на аналоговоймодели,Регулятор обеспечивает стабильность динамических характеристик сис 35темы управления при изменении коэфФициента передачи объекта управления на порядок в большую сторону ина порядок в меньшую., Допустимые пре"делы изменения постоянных времени 40зависят от порядка оператора объекта и степени ухода коэффициента передачи объекта от номинального значения. При номинальном значении коэффициента изменение постоянных времени объекта в 2 раза в обе стороны практически не влияет на характер динамических процессов в системе.Разработка принципальной электрической схемы регулятора находится на этапе технического предложения.Формула изобретения.Регулятор, содержащий последовательно соединенные первый измеритель,рассогласования, управляемый усилитель, объект, выход которого соединен с вторью входом первого измерителя рассогласования, выход которого соединен с блоком выделения модуля, ключ, выход которого, черезпервый фильтр подключен к управляющему входу управляемого усилителя,отличающийся тем, что,с целью повьдаения динамической точности регулятора, в него введены пороговое устройство и последовательносоединенные второй фильтр и второйизмеритель рассогласования, второйвход которого соединен с выходомобъекта, а выход - с информационньивходом ключа, управляющий вход которого через пороговое устройствосоединен с выходом блока выделениямодуля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 225293, кл. 6 05 В 13/00, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 750428, кл. С 05 В 11/01, 1978Ф выходушлателя Масиии 1:Ф па впнощени г.2 Составитель В.Грибоваор Е.Папп Техред М. Рейвес кто 1 Ю. Макаренко Ре Подписно 650/71комитета ССи открытийкая иаб., д 4 ППП Патент, г. Ужгород, ул. Про и каз 5 Тираж 914ПИ Государственного СРо делам иэобретений113035, Москва, Ж, Раушс 4/