Управляемый ограничитель напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическнкРеспублик р 11995100(22) Заявлено 03. 08.81 (21) 3327624/18-24с присоединением заявки Мо Р 1 М К,1 з ь 06 С 7/25 Государственный комитет СССРДата опубликования описания 07.02.83 3"Б.В.Кирсанов, Е.Н,Кисин, В.И.Михайлов, 4В,Л.Похваленский, Г.М,Синевич и, В.Г.ЯзыкоЬ:.ги С 3,Московский ордена Ленина и ордена Октябрвской,Ревопюцийавиационный институт им. Серго Орджоникидзе и"Научныйсовет "Кибернетика" АН СССР(54 ) УПРАВЛЯЕМЫЯ ОГРАНИЧИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования в вычисли. - тельных блоках систем автоматического управления (САУ) и при моделиро 5 ванин их на аналоговых вычислительных машинах ( АВМ ) . Практически любая САУ в настоя щее время имеет в своем составе блоки с принципиально нелинейными характеристиками, в частности с характеристиками типа ограничения. Они присущи, в первую очередь, исполни. - тельным устройствам САУ, например сервоприводам, гидроусилителям,. имеющим одновременно две характеристики ограничения - по скорости перемещения и самому перемещению силово.- го штока. Во-вторых, ограничители напряжения широко используются непосредственно в вычислителях САУ для задач принудительного ограничения сигналов в контурах управления ( например, в контуре формирования заданной перегрузки самолета, в контуре стабилизации тангажа и др. ).Типовыми требованиями, предъяв- ляемыми к устройствам ограничения напряжения как в реальных вычислителях САУ,.так н в аналоговых моделях САУ, являются следующие.Стабильность. уровня ограничения при различных величинах входного сигнала, подлежащего ограничению ( отношение а Оэы /Й Овн . должно Равняться нулю на участке ограничения). Всякое нарушение этого требования приводит к несоответствию в той или иной мере полученных при моделиро:вании действительных результатов, обусловленных строгими реально существующими ограничениями.Воэможность оперативного изменения уровня ограничения при просмотре нескольких (как правило, много- численных) вариантов решаемой на АВМ задачи.Возможность автоматического управления уровнем ограничения, если это требуется алгоритмом работы САУ в процессе решения задачи.Возможность Изменения знака выходного сигнала с блока ограничения без применения дополнительных операционных усилителей (ОУ), число которых, как правило, лимитировано.Существует большое количество ограничителей напряжения, использующих нелинейные свойства диодно-ре 995100зистивных ячеек, включенных в обратную связь операционного усилителя.В инженерной практике известноустройство такого типа, которов содержит ОУ с постоянным резистором навходе, с двумя диодами, двумя делителями напряжения, двумя источникамиопорного напряжения и вторым постоянным резистором в цепи обратной свя-зи Г 13,Отличаясь простотой, это устройст- (во не обеспечивает стабильности урраня ограничения, не позволяет оперативно изменять этот уровень в процессе моделирования на АВМ и необеспечивает возможности автоматического изменения величины ограничения выходного напряжения в процессе решения задачи.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство ограничения напряжения, Юсодержащее блок выделения модуля,к входу которого подключен управляющий уровнем ограничения сигнал,инвертор, вход которого подключенк выходу блока выделения модуля, 25ОУ с резистором на входе и в цепиобратной связи и две диодно-резис- .тивные ячейки с двумя входами и одним выходом, причем первые входыячеек соединены с выходом усилителя, Явторые входы - с выходами блокавыделения модуля и инвертора соответственно, а выходы - с входамиусилителя 23Известное устройство позволяет 35оперативно изменять уровень ограничения, а также управлять им автоматически от внешнего источника напря-жения,Поскольку работа данного устройст-,ва основана на применении диоднорезистивных нелинейных ячеек, ононв обеспечивает строгого постоянства уровня ограничения при различных.входных сигналах. Реальные свойстваэтих ячеек не позволяют добитьсястабильных свойств блока ограничения и являются принципиальным, методическим источником его погрешностей, КромЬ того, в схеме прототипанельзя изменить знак выходного сигнала без применения дополнительногоинвертирующего ОУ.Цель изобретения - повышение точ-.ности ограничения.указанная цель достигается тем, 55что устройство, содержащее первый блоквыделения модуля, содержит второйблок выделения модуля, два блокасуммирования и блок вычитания, причем первые входы первого блока сум- Щмирования и блока вычитания являются сигнальным входом, а вторыв ихвходы - управляющим входом управляемого ограничителя напряжения, выходы первого блока суммирования у и блока вычитания соответственно че рез первый и второй блоки выделения модуля подключены к первому и второму входам втррого сумматора, выход которого является выходом управляемого ограничителя напряжения.На фиг. 1 представлена схема управляемого ограничителя напряжения; на фиг. 2 - его статические характеристики.Управлявьаяй ограничитель напряжения содержит блоки 1 и 2 суммирования, блок 3 вычитания, каждый на два входа и один выход, и два блока 4 н 5 выделениямодуля. Объединенныв между собой первые входы. блоков 1 и 3 с единичными коэффициентами усиления являются сигнальным входом ограничителя. Второй вход блока 1 суммирования с единичным коэффициентом усиления соединен с вычитающим входом блока 3 (также с единичным по величине коэффициентом усиления) и служит управляющим входом ограничителя напряжения. Выходы блоков 1 и 3 через блоки 4 и 5 выделения модуля соответственно подключены к первому и второму входам (с равными между собой коэффициентами усилвния К ) блока 2 суммирования, выход которого служит выходом ограничителя напряжения.При подаче. на входы ограничителя напряжвния входных сигналов 0 и 0 на выходах блоков 1 и 3 формируются сигналы (О+ 02) и (0- 02) соответственно, а на выходах блоков 4 и 5 - сигналы 0 + 02 и 0 - Щ которые, суммируясь далее на блоке 2, представляют выходной сигнал в виде06,:Ки+02 НО-О ,Семейство статических характеристик ы(0,)заявляемого устройства при различных значениях сигнала 02 у определяющвго уровень ограничения, и при КО, 5 приведено на фиг. 2. Их достоверность. несложно проверить непосредственной подстановкой в (1) конкретных значений 0 и 02. Несложно получить их и аналитически.Пусть 0(1) - переменный сигнал, подвергавжй ограничению;0 2 = сопвСт 7 0 - сигнал, задающий уровень ограничения. В зависимости от величины и знака сигнала 0(1) выходной сигнал 0 определяется следующим обраВЬФзом:ПриИ)0, О(1)70 и ОЦ 0т.е. сигнал 0 В, линейно повторяетвходной сигнал.ОстаВительвхред Ж. Кас тор О. Билак Редактор А. Мотыл акаэ б 4 б/3 5 город, ул. Проектная,"Патент", г илиал Тираж 70.4 ПодписноеИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д.