Релейно-импульсный регулятор

(56) Авторское сУ 1280567, кл. СПатент ФРГ Вкл. 21 с, 46/50,юл, 915 й и Г.Я, Ледене идетельство СССР 05 В 11/14, 1984 149440,публик, 1967,а ть ра ее, чем в извест едет к уменьшев системе автоя. 6 ил. оудет проис ном регулят нию перерег в е. Эт ирова атическог равле ажаю- автои к 3 ующеокипер ел исто знака 8 и 9 ра, формиых сигнаонныйнное зве 14 питания 3 Дискриминатор держит двухпозици менты (РЭ) 15 изнака сигнала соные релейные элеГОСУААРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) РЕЛЕЙНО-ИМ 11 УЛЬСНЬЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к систе автоматического управления и может найти применение при построении ре ляторов систем автоматического упр ления инерционными объектами, реал ющих релейные законы управления. Ц Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение при построении регуляторов систем автоматического управления инерционными объектами, реализующих релейные законы управления.Целью изобретения является увеличение диапазона преобразования входных сигналов,На Фиг. 1 приведена структурная схема регулятора; на фиг. 2 - схема дискриминатора знака сигнала; на фиг. 3 - электрическая схема корректврующего звена; на Фиг. 4 - статические характеристики корректирующего , звена; на фиг, 5 - математическая модель системы автоматического управления, выполненная на базе релейно-им-.пульсного модулятора; на Фвг. 62лью изобретения является увеличение диапазона преобразования входных сигналов. Изобретение заключается в органиэации линейной зоны звена предварительного преобразования входного сигнала в два раза большей, чем линейная эона инерционного звена в обратной связи Формирователя релейно- импульсных сигналов. При этом в случае использования регулятора в системе автоматического управления переключение, связанное с попаданием в зону нечувствительности релейного элемента,фазовыи портрет движения, и щий точки моделируемой сист тического управления.Регулятор содержит корре звено 1, первый 2 и второй на базе операционных усилит вый 4 и второй 5 разнополяр ники питания, дискриминатор сигнала, коммутатор 7, клю автономных каналов коммутат рователь 10 релейно-импульс лов, сумматор 11, трехпоэици релейный элемент 12, инерци но 13, двуполярный источник1644086 Корректирующее звено 1 содержитоперационные усилители (ОУ) 17 и 18 сКС-цепями коррекции (блоки 2 и 3 набазе операционных усилителей).Релейно-импульсный регулятор работает следующим образом,При нулевом входном сигнале (от источника напряжения) выходные напряжения ОУ 17 и ОУ 18 близки к нулевому 10уровню, так как оба операционных усилителя находятся в режиме насыщения.При увеличении входного напряженияОУ 18 переходит в линейный режим работы (статическая характеристика блока 2 приведена на фиг, 4 а). При отрицательном входном напряжении на линейную характеристику. работы переходит ОУ 17, обеспечивая статическуюхарактеристику (фиг. 4 б). 20Резисторами в цепях отрицательныхобратных связей формируется крутизнастатических характеристик,При выходном сигнале, превышающем,нулевой уровень срабатывает двухпозиционный РЭ 16 дискриминатора 15, наего выходе "+" появляется нулевой сигнал, переключающий ключ 8 коммутатора 7 в проводящее состояние. Сигнал,с выхода блока 2 поступает на сумматор 11. Если сигнал Я=х-а ВЬ, тоРЭ 12 срабатывает и на вход инерционного звена 13 начинает поступать сигнал постоянного уровня.Выходной сигнал а звена 13 компенсирует сигнал х до тех пор, покаЯВ Ь, При уменьшении сигнала Я дозначения Я=В- Ь где Ь - гистерезис)РЭ 12, последний выключается, сигнала уменьшается по абсолютной величине . 40до тех пор, пока не выполнится условие ЯЬ Ь и т.д. Таким образом формируется импульсная последовательностьрелейных команд на выходе РЭ 12. 1 цию М = - Т +1Кроме того45Если в результате уменьшения входного сигнала х выходной сигнал блока 2 становится близким к нулю, ключ 8 коммутатора 7 переходит в разомкнутое состояние. 50 1 При дальнейшем уменьшении сигнала х выходной сигнал блока 3 уменьшается до такого значения, при котором срабатывает (переходит в нулевое сос ояние) РЭ 15, включающий ключ 9 комшутатора 7, и на входе формирователя начинает действовать сигнал х ( О, который вызывает срабатывание РЭ 12 по уровня - Ь. Далее процесс повторяется аналогично описанному.В зависимости от требуемого линейного диапазона выбираются напряжения +Е, и -Е, каждое из которых превышает по абсолютной величине значение Е 1.11 остоянная времени КС-фильтра (фиг. 3) выбирается исходя из того, чтобы при изменении сигнала х от Ь до -Ь (или наоборот) ОУ 17 и ОУ 18 успели перейти из режима насыщения в линейный режим.Для подтверждения достижимости положительного эффекта рассмотрим математическую модель системы автоматического управления (фиг. 5), Приняты следующие значения параметров модели, а также виды дифференциальных зависимостей.Звено 13 имеет передаточную функпри -х с х с х при х Ъ х; (4) при х ( -х; Рассмотрим положение линий переключения на Фазовом портрете х,у при хО.При нулевых начальных условиях по х линия включения 1. имеет вид Ь,: х = Ь.Выражение для 1. может быть полу 2чено при подстановке в (6) уравнений (2) и (3), и имея в виду, что на линии выключения 11 = О и Я = Ь Линия Ь формируется при на.сыщении звена 13. В этом случае а=О,= х-и,Следовательно1 . х = Е 1+Ь,5Линия Ь Формируется при насьпценииФзвена 1. В этом случаех = О; х " Е.Следовательно, из (5) то Ь : х = Е.Из анализа полученных результатов 15 следует, что по известному техническому решению х-х =Ь, а перерегулирование равно т.е. при увеличении Ь увеличивается Ду,11 ри выборе ЕК,+Ь (т.е. х х ) перерегулирование,у, вызываемое 25 насьзцением звена 1, устраняется, т.е. увеличение диапазона преобразования входных сигналов ведет к уменьшению перерегулирования в релейной системе автоматического управления. 30 формула изобретения Релейно-импульсный регулятор, со 1 держащий корректирующее звено, вход35 которого является входом регулятора, двуполярный источник питания и формирователь релейно-импульсных сигналов,6бвыполненный в виде трехпозиционного релейного элемента, выход которого, являющийся выходом регулятора, через инерционное звено соединен с инвертирующим входом сумматора, выход сумматора подключен к входу трехпозиционного релейного элемента, а двуполярный источник питания подключен по шинам питания к формирователю релейно- импульсных сигналов, о т л и ч а ю-, щ и й с я тем, что, с целью увеличения диапазона преобразования входных сигналов, в него введены два разно- полярных источника питания, значения напряжения которых по абсолютной величине больше максимального значения напряжения двуполярного источника питания, коммутатор и дискриминатор знаМа сигнала, а корректирукщее звено ,состоит иэ двух блоков, каждый из ко,торых выполнен на базе операционного усилителя и имеет передаточную функцию, соответствующую передаточной функции корректирующего звена шины питания каждого операционного усилителя подключены к выходу соответствующего разнополярного источника питания и шине нулевого потенциала, при этом входы блоков, выполненных на базе операционных усилителей, объединены, а выходы подключены к информационным входам коммутатора и через дискриминатор знака сигнала - к его управляющим входам, выход коммутатора соединен с неинвертирующим входом сумматора формирователя релейно-импульсных сигналов.