Релейная система управления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 962850(23) ПриоритетОпубликовано 300982, Бюллетень Мо 36Дата опубликования описания 300982 И 1 М. Кп. 6 05 В 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) РЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к автомати-ческому регулированию и может найти применение в системах управления стабилизацией углового движения инерционных объектов.Известные устройства содержат трех- позиционный релейный элемент с гарантированной зоной нечувствительности 113.10Однако точность систем угловой стабилизации с такими регуляторами недостаточно высока.Наиболее близким к предлагаемому является релейный регулятор, содержащий первый нелинейный усилитель, корректирующий блок, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока рассогласования, а выход соединен с первым входом второго нелинейного усилителя, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертора напряжения, а выход - с входом корректирующего блока, блок формирования порогового сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго нелинейного усилителя, последовательно соединенные усилитель-преобразователь, исполнительный орган, инерционный объект, З 0 вйход которого связан с блоком рассогласования, в состав релейного регулятора также входит второй блокформирования порогового сигнала с 23.При наличии помех в известном устройстве возможна потеря управляемости вследствие нарушения соотношенийуровней пороговых сигналов, а такженевысокая точность работы системы,обусловленная необходимостью введениягарантированной зоны нечувствительности,Цель изобретения - повышение точности и помехоэащищенности системыуправления.Поставленная цель достигаетсявведением двух элементов И и двухэлементов НЕ, причем выход блока рассогласования соединен с первым входом первого нелинейного усилителя,второй вход которого соединен с выходом блока формирования пороговогосигнала, а выход с входом первогоэлемента НЕ и первым входом первогоэлемента И, второй вход которого соединен с выходом второго нелинейногоусилителя и входом второго элементаНЙ, выход которого соединен с первымвходом второго элемента И, второйвход которого соединен с выходом пер 962850вого элемента НЕ, а выход - с вторымвходом второго сумматора и первым входом усилителя-преобразователя, второйвход которого соединен с выходом первого элемента И и входом инверторанапряжения. 5На фиг.1 представлена структурнаясхема системы угловой стабилизацииинерционного объекта, на фиг,2 а-епоказана последовательность формирования предельного цикла автоколебаний объекта при реализации системы.Схема включает в себя блок рассогласования 1, блок 2 формирования порогового сигнала, первый сумматор 3,первый и второй нелинейные усилители4 и 5, первый и второй элемент НЕб и 7, первый и второй элемент И 8и 9, корректирующий блок 10, второйсумматор 11, инвертор 12 напряжения,усилитель-преобразователь 13, исполнительный орган 14, инерционный объект 15,Система работает следующим образом.Уровень порогового сигнала, формируемого блоком 2, отображается нафазовой плоскости (в координатах"угол ", "угловая скорость" ) линиями переключения 1-1 для первого нелинейного усилителя и 1-1 для второго нелинейного усилителя. Так какна входы первого 4 и второго 5 нелинейных усилителей поступает один итот же пороговый. сигнал с выхода блока 2,то линии включенияи 11 (правеекоторых формируются сигналы 04 =1 и 3505=1) и линиии(левее котоРыхформируются сигналы 01 -- 0 и 05=0) принулевом значении корректирующегосигнала Ою на выходе блока 10 совпадают:с 11 и 1 с 11. 40Разность между угловыми положениями объекта, соответствующими этимлиниям., равна величине гистерезиса3 -8 =В;,. Формирование увеличи 1 1ивающегося (уменьшающегося) корректирующего сигнала с блока 10 и его суммирование с позицйонным сигналом датчика 1 отображается на фазовой плоскости движением линий 11-11 влево (вправо) вдоль оси абсцисс О,Пусть в начальный момент угол и угловая скорость объекта отображается нф фазовой плоскости точкой 1 (фиг,2 а), Так как сигнал угла О и скорректированный сигнал Оз больше порогового сигнала 01, то формируются О =05=1 и на выходах элементов И 8 и 9 Об .1, 09 =0. Следовательно, формируется управляющий момент, вызыва ющий отрицательное угловое ускорение объекта, изображающая точка двигается по параболической траектории 1-2-3 (фиг.2 а,б,в), Одновременно на выходе сумматора 11 формируется 01=-1 и 65 на выходе корректирующего блока, выполненного, например, апериодическогозвена - уменьшающийся сигнал, чтоэквивалентно смещению линий 1-11вправо в виде относительно линий 1-1.В точке 3 (фиг.2 в) скорректированныйсигнал О становится меньше порогового, т.е. Об =О, но позиционный сигнал по-прежнему больше пороговогоэлемента (линия 1-1 все вемя неподвижна),поэтому на выходе И 8 сигналОз =О, на выходах элементов НЕ б и 7Об =О, О-= 1,тогда на выходе элементаИ 9 Оз =0 и управляющее воздействиеизменяется на малое или нулевогоуровня и изображающая точка двигается то траектории 3-4 (фиг.2 г). Одновременно на выходе. сумматора 11О =0 и амплитуда корректирующегосйгнала на выходе блока 10 начинаетуменьшаться (подобно разряду конденсатора), что эквивалентно смещениюлиний 1 ввлево к исходному положению, совпадающему с положениемлиний в . В точке 4 (фиг.2 г) позиционный сигнал становится меньше порогового и сигнал 0=0, Так как и06=0, то элементом И 8 формируется08=0, а схемой И 9 - 0=1 (посколькуна выходах элементов НЕ б и 7 сигналы Об =0=1), По сигналу 09=1 кобъекту прикладывается управляющиймомент, вызывающий его положительноеускорение, изображающая точка двигается по траектории 4-5 (фиг.2 д). Навыходе сумматора 11 при этом сигналО 1 =1 и блоком 10 коррекции формируется увеличивающийся сигнал, т.е.линии 11-1 перемещаются влево относительно линий 1-1, В точке 5 (фиг.2 д)скорректированный сигнал О вновь становится больше порогового и формируется сигнал 0=1. Так как позиционныйсигнал по-прежнему меньше порогового,о 04 0следовательно 08 09 О. Управляющий момент изменяется йа малыйили нулевого уровня, изображающаяточка перемещается по траектории 5-6(фиг.2 е), сигнал О =0 и амплитудакорректирующего сигнала начинаетуменьшаться, что эквивалентно движению линии 1-1 вправо к линиям 1-1.В точкеоб позиционный сигнал становится больше порогового и формируется 0,1=1, при этом на выхОде релейного усилителя 5 сигнал 05=1. Тогдана выходах элементов И 8 и 9 сигналы08=1 и 09 =О. Формируется управляющиймомент, вызывающий отрицательноеугловое ускорение объекта, изображающая точка перемещается по траектории,6-1-2-3 (фиг.2 е,а,б,в) формируетсяуменьшающийся корректирующий сигнали линии 1-1 двигаются вправо от линий 1-1. Далее цикл управления,повторяется в вышеописанной последовательности. Такое построение системы угловой стабилизации позволяет исключить возможность формирования противоречащих друг другу управляющих сигналов на входах усилителя-преобразователя исполнительных органов,т.е. повышается помехозащищенность, повысить точность стабилизации объекта, за счет исключения составляющих ошибки системы, вызванных зоной нечувствительности (в предлагаемом устройстве эона нечувствительности - нулевая) и отклонение величины первого и второго пороговых сигналов от номинального значения (в техническом решении только один пороговый сигнал)Формула изобретенияРелейная система управления, содержащая первый нелинейный усилитель, корректирующий блок, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока рассогласования, а выход соединен с первым входом второго нелинейного усилителя, второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертора напряжения, а выход - с входом корректирующего блока, блок формирования порогового сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго нелинейного усилителя, последовательно соединенные усилитель-преобразователь, исполнительный орган, инерционный объект, выход которого связ ан с блокомрассогласования, о т л и ч а ю щ а -я с я тем, что, с целью повышенияточности и помехозащищенности системы управления, она содержит два эле 5 мента И и два элемента НЕ, причем выход блока рассогласования соединенс первым входом первого нелинейногоусилителя, второй вход которого соединен с выходом блока формирования10 порогового сигнала, а выход - свходом первого элемента НЕ и первымвходом первого элемента И, второйвхоп. которого соединен с выходомвторого нелинейного усилителя и вхо 15 дом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход - с вторым входом второго сумматора и первым входом усилителя-преобразователя, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента И и входом инвертора напряжения.25Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Андронов И.М. и др. Системауправления положением спутника "Метеор", Сб."Управление в.пространстве",т.1, М., "Наука", 1975.2. Хагес В. Проектирование преци- .зионной струйной системы управленияположением космического аппарата,Сб. "Управление в пространстве",т.1, М., "Наука", 1973 (прототип).35962850 0 У Составитель Г,Нефедовлипенко Техред Л. Пекарь ктор В. Бутяг едакт 914веннотени ПодписР Тираж Государст елам иэобре Москва, Жкомитета Си открытийаушская наб