Система автоматического управления

сСОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) ИЬ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 62-83:б 21.316.7(088.8) (56 1. ЛебедеВ Е.д. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М., фЭнергия 1, 1970, , с. 199.2. Цытович Л.И, Анализ пульсаций выходного сигнала развертывающих операционных усилителей с различным характером частотно-широтно-импульсной модуляции, Сб."Электротехническая промьыленность"., сер. "Электропривод", вып.З(74), 1979, с. 9-12.(54)(57) СИСТЕМА АВТОИАТИЧЕСКОГО УП-РАВЛЕНИЯ, выполненная по принципу подчиненного- регулирования парамет-ров на базе последовательно включенных .развертыва 1 ощих операционных усии С 05 В 11/01; н 02 Р 5/О лителей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, интегратора и релейного элемента, охваченных обратной связью с выхода релейного элемента на вход сумматора, содержащая выходной релейный элемент и блоки питания релейных элементов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью поввдения надежности системы, в нее введены делители частоты, число которых соответствует числу последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, .и дифференцирующий трансформатор, при ртом выход каждого из развертывакщих операционных усилителей через соответствующий делитедь частоты соедиФ нен с блоком питания последующегорелейного элемента, а выход последнего развертывающего операционногоусилителя через дийференцирующийтрансформатор подключен к выходномурелейному элементу.интегратора и релейного элемента,охваченных обратной связью с выходарелейного элемента на вход сумматора, содержащую выходной релейный5элемент и блоки питания релейных элементов, введены делители частоты,число которых соответствует числуоследовательно включенных развертыакщих операционных усилителей, идифференцирующий трансформатор, при10 этом .выход каждого из развертывающихоперационных усилителей через.соответствующий делитель частоты соединен с блоком питания последующегорелейного элемента, а выход послед 5 него развертывающего операционногоусилителя через дифференцирующийтрансформатор подключен к выходномурелейному элементу.На фиг.1 представлена блок-схемасистемы автоматического управления(САУ); на фиг.2 - схема развертывающего операционного усилителя, нафиг.3 - временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы систем,Система (фиг.1) содержит три развертывающих операционных усилителя,первый из которых включает сумматор1, интегратор 2 и релейный элемент3, второй - сумматор 4, интегратор5 и релейный элемент б, а третий -сумматор 7, интегратор 8 и релейныйэлемент 9, Система включает также выходной релейный элемент 10, блоки11-13 питания релейных элементов,делители 14-16 частоты и дифференцирующий трансформатор 17, Кроме того,на фиг.1 обозначены входные клеммы18-20 развертывающих операционныхусилителей (РОУ), входные клеммы 210 26 блоков 11-13 питания, клеммы 2732 для подключения выходов блока 1113 питания релейных элементов б, 9 и10, выходная клемма 33 САУ. Клеммы18-20 предназначены для подключения5 к соответствующему РОУ сигналов задания или обратной связи,САУ. Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматизации технологических процессов.Известны системы автоматическогоуправления, выполненные, например,по принципу подчиненного регулирования параметров, которые представляютсобой и -е число последовательно вклю, ченных регуляторов, каждый из кото- .рых регулирует тот или иной параметр вскорость, ток двигателя ит,д. 1) .Регуляторы известных систем автоматического регулирования реализуются на базе операционных усилителей(ОУ) как правило интегрального исполнения с непосредственной связью между каскадами, вследствие чего характеризуются сравнительно низкой надежностью, одной из причин которой является то, что при неработоспособности 2ОУ его выходной сигнал принимает максимальное значение, В результате происходит срабатывание силовой защитой аппаратуры, что нежелательно сточки зрения безопасности технологического процесса и обслуживающегоперсонала.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является система автоматического управления, выполненнаяпо принципу подчиненного регулирования параметров на базе последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, интегратора и релейного элемента, охваченных обратнойсвязью с выхода релейного элемента навход сумматора, содержащая выходнойрелейный элемент и блоки питания релейных элементов;21,Развертывающий операционный усилитель в отличие от линейного операционного усилителя работает в режимеустойчивых автоколебаний. Между режи мом автоколебаний и работоспособностью развертывающего операционногоусилителя существует однозначнаясвязь. Однако при обычном последовательном включении развертывающих операционных усилителей, когда его релейный элемент питается от источникапостоянного напряжения, надежностьсистемы управления не повышается.Цель изобретения - повышение надежности системы автоматического управления.Поставленная цель достигается тем,что в систему автоматического управления, выполненную,по принципу подчи ненного регулирования параметров набазе последовательно включенных развертывающих операционных усилителей,каждый из кбторых состоит из последовательно соединенных сумматора, 65Ф Система работает следующим образом.САУ выполнена на базе развертывающих операционных усилителей, представляющих собой автоколебательные каскады с частотно-широтно-импульсной модуляцией. Поскольку принцип действия усилителей идентичен, ограничимся рассмотрением одного из них (фиг.2)Релейный элемент 3 имеет симметричную характеристику с положительным гистерезисом и порогами переключенияВ, Выходной сигналУ (БОРОУ неизменен по модуле амплитудй и меняется только по знаку в пределах ф А.При отсутствии сигнала К(Ю на входной клемме 18 релейный элемент 3 совершает цикл переключений с равными интервалами времени 1 и 1(фиг.Эа)Развертка У(С) на выходе . интегратора 2 имеетформу симметричной пилы. Среднее значение импульсов 1 Я за интервал дискретизации То равно нулю.Наличие сигнала Х,приводит к изменению производной развертки У (1) . В интервале времени 6 имеет место несовпадение знаков сигналов 11(Ц и УЯ , скорость изменения сигнала Уп на выходе интегратора 2 определяется разностью токов входного и обратной связи РОУ, а в интервале времени 1 - совпадение знаков напряжений К,Ю и У (Ч АУЩЯС зависит от суммы соответствующих токов 15 (фиг.35). В результатеВ и среднее значение импульсов У(В) за время Те пропорционально уровню сигнала(,Щ;Делители 14-16 частоты осуществляют преобразование импульсов з(6) 16(Ц и 19(Ц в сигналы с периодом 2 Т, и со средним значением, равным нулю, что необходимо для исключения режима насыщения входных трансформа-:25 торов блоков 11-13 питания (фиг.1) . С этой же целью подключение вторичной обмотки блоков 11-13 к выходу делителей частоты осуществляется через разделительный конденсатор, кото- ЗО рый входит в состав звеньев 14-16 и на фиг.1 не показан.При работоспособности элементов развертывающих операционных усилителей во вторичной цепи блоков 11-13 питания трансформируется напряжение, которое служит для питания релейных элементов 6, 9 и 10. Дифференцирующий трансформатор 17,осуществляет дифференцирование фронтов импульсовф) и управление переключением ре О лейного. элемента 10, являющегося аналогом элементов 3., б и 9. Сигнал (о на выходе САу (клемма 33) полностью повторяет Форму импульсов с выхода релейного элемента 9 (импуль- сы Я) . Предлагаемы принцип построения САУ позволяет при любой неисправности в схеме выполнить условие (оф= О, Действительно, первый РОУ фактически выполняет Функции не только преобразователя сигнала М(Цно и источника питания для релейного элемента бвторого РОУ, Вслучае неработоспособности первого РОУ автоколебания в нем прекращаЮтся, выходной сигнал У(С) принимает одно из фиксированных значений Ф Ь или.-А что в своюочередь обеспечивает нулевой сигнал на входе блока 11 и срыв автоколебаний во втором РОУ из-за отсутствия питания у релейного элемента 6. Отсутствие автоколебаний во втором РОУ приводит к нулевому уровню импульсов 1 Щ на выходе третьего РОУ (элемент 93. При этом не только дифференцирующие импульсы цЦ = О, но и напряжение питания на клеммах 31 и 32 блока 10 также отсутствует. В результатец(Ц=О, причем как на информационном (сигнал 1 П Ю ) , так и на питающем (клемм 31 и 32) входах звена 10 отсутствует напряжение.Таким же образом неработоспособность делителей 14-16 частоты или блоков 11-13 питания вызывает уменьшение до нуля сигнала У (Ц на выходе САУ.Поскольку частота РОУ выбирается как правило в пределах 10-50 кГц, ,то весогабаритные показатели САУ из-за наличия дополнительных источников 11-13 питания увеличиваются незначительно. Однако при этом позы мается надежность всего комплекса технологического оборудования и уменьшается вероятность срабатйвания силовой защитной аппаратуры,изза неисправности в схемах регуляторов САУ.1008697 Составитель В.КузнецовЛежнина Техред А.Ач,. Коста Редактор оррек Подпго комитета СССРи открытийРаушскаянаб.,н д,4/5 Проектная, 4ППП фПатент", г,ужгоро ил аказ 2335/57 Тираж 872ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений113035, Москва, М,