Устройство для формирования релейнопропорционального сигнала управления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 0807.77 (21) 2535793/18-24с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 05.11.79. Бюллетень Йо 41Дата опубликования (енсання 0511.79 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.2 6 05 В 11/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(71) Заявитель Изобретение относится к области)автоматики и может быть использовано в устройствах и системах автома-тического управления и регулирования, имеющих несколько регулирующихисполнительных органов, предназначенных для обеспечения высокого качества и надежности регулирования,например, для стабилизации местоположения в море судна, параметровсиловой установки и т. и,Известны устройства для формирования релейно-пропорционального сигнала управления 1 .Наиболее близким по техническойсущности является устройство, содержащее первый и второй блоки реле, датчик регулируемого параметра,выход которого соединен с первымвходом блока формирования законарегулирования, усилитель мощности, первый и ьторой входы которогосоединены соответственно с выходамиблока формирования закона регулирования и блока обратных связей,вход которого и выход усилителя мощности подключены к блоку регулирующих органов (2).1Недостатком данного устройстваявляется то, что надежност 1 .го работы существенно снижается при эксплуатации вследствие работы каналовв непрерывном режиме управления,а также иэ-эа малой надежности нелинейного резистора в случае изменения температуры окружающей среды.Цель предлагаемого изобретенияповышение надежности устройства.для этого в устройство введеныблок коррекции сигнала управления,Формирователи длительности и амплитуды сигнала управления, причем выход блоха обратных связей черезпоследовательно соединенные Фор мирователь амплитуды сигнала управления и первый блок реле подключенко второму входу блока Формированиязакона регулирования, а через последовательно соединенные Формирователь 20 длительности сигнала управления,второй блок реле и блок коррекциисигнала управления - к третьему входуусилителя мощности.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - кривая изменения во вре -мени внешнего возмущения Р (1) и кривая изменения количества М работающих регулирующих органов в релей ном (сплошная линия) режиме, а так(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНО: РОПОРЦИОНАЛЬНОГО СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯже в пропорциональном (пунктирная линия) режиме работы.Предлагаемое устройство содержит датчик 1 регулируемого параметра 1, блок 2 формирования закона регулирования, усилитель 3 мощности, блок 4 обратных связей, формирователь 5 амплитуды сигнала управления, первый блок б реле, формирователь 7 длительности сигнала управления, второй блок 8 реле, блок 9 коррекции сигнала управления, блок 10 регулирующих органов и первый, второй, третий и ч твертый регулирующие органы 11, 12, 13 и 14.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Выработанный датчиком 1 сигнал отклонения регулируемого параметра поступает в блок 2 формирования закона регулирования, в котором вырабатывается соответствующий принятому закону сигнал управления, содержа-. щий, например, составляющие производной и интеграла регулируемого параметра. Этот суммарный сигнал управления поступает в усилитель 3 мощности, где сравнивается с сигналом обратных связей, выработанным блоком 4 обратных связей. С усилителя 3 мощности сигнал управления поступает на блок 10 регулирующих органов, который осуществляет тем или иным образом непосредственное изменение регулируемого параметра.Если изменение регулируемого параметра (на примере известных устройств вызвано изменением характера внешних возмущений (например, при стабилизации курса судна на волнении и при действии ветра), то регулирующие органы блока 10 осуществляют компенсацию этих возмущений, причемкаждый из этих регулирующих органов в соответствии с принятымзаконом вносит свой вклад компенсирующего (в том числе и равный) воздействия и управляется от блока2 формирования закона регулированиянепрерывно в течение всего времени процесса регулирования. Сигналы, пропорциональные вкладу компенсирующего воздейстния каждого регулирующего органа блока 10, вырабатываются в блоке 4 обратных связейи используются при формировании закона управления.В отличие от известных устройств в предлагаемом устройстве формируемый в блоке 2 формирования закона регулирования сигнал управления зависит от характера и состояния в данный момент времени внешних возмущений Ри таким образом, что при изменении возмущений в диапазоне максимального компенсирующего воздействия Г одного регулирующего органа, включ.ние в работу оставшихся органов не производится, а при Г (1)Гс, число работающихпо сигналам блока 2 формированиязакона регулирования органов Б определяется автоматически из соотг 1ношения Ипутем коррекцииосигнала управления, вырабатываемого блоком 2 формирования законарегулирования.Указанная зависимость сигналауправления блока 2 определяетсяработой формирователей 5 амплитудыи длительности сигнала упранления,первого б (амплитудного) и второго8(длительности) блокон реле, блока9 коррекции сигнала управления изаключается в следующем.15 Корректирование сигнала блока 2 формирования закона управления состоит в том, что, в отличие от известных систем, регулирующие органы блока 10 управляются от усилителя мощности 3 в релейно-пропорциональном режиме, причем релейность управления заключается в том, что часть органов системы находится на своем предельном значении Г и отключена от блока 2 формирования закона управления блоком 9 коррекции сигнала управления, а другая часть регулирующих органов блока 10 находится в режиме пропорционального управления по сигналам блока 2 формирования закона регулирования.Таким образом, предлагаемый принцип работы устройства в момент нре 50 55 60 Выработанные блоком 4 обратныхсвязей сигналы положения регулирующихорганов блока 10 одновременно поступают на входы формивонателей 5амплитуды и длительности 7 сигналауправления для оценки соответственноамплитуд и длительности этих сигналон, При этом формирователь 5 амплитуды сигнала управления вырабатываетсигналы А; , пропорциональные амплитудам, а формиронатель 7 длительностисигнала управления сигналы Э , пропорциональные длительности нахождениякаждого из ( -тых регулирующих органов блока 10 на своем максимальномзначении Го , где Гонапример,имеет при управлении по курсу суднафизический смысл стабилизирующегомомента. Указанная последовательностьформирования сигналов А; и 2 принята в устройстве, во-перных, набазе оценки сигналов О; блока 4 обратных связей, где ( - число имеющихся регулирующих Органон, и, во-нто рых, с учетом характера измененияно-времени внешних возмущений РДальнейшее прохождение в предлагаемом устройстве этих сигналов основывается, исходя из принципа коррекции сигнала управления блока формирования закона регулирования.мени Т может быть отображен в видезависимости: кг,(т)К,+Ец +е О,число органов, развивающих свое предельное значение Р компенсирующеговоздействия по сигналамблока 9 коррекции сигналауправления;число регулирующих органов,находящихся в режиме пропорционального управленияпо сигналам О от блока 7формирования закона регулирования;число регулирующих органов, неуправляемых вообще в момент времени Т;суммарное ( требуемое приТ) значение компенсирующего воздействия устройства, причем где 60 к еп:1, (2)где 1 - число всех имеющихся наобъекте регулирующих органов, работающих по регулируемому параметру от датчика 1 регулируемого параметра;К+1= И - число регулирующих органов, требуемых для компенсации Р(Т).Определение чисел К , С в зависимости (1) в моменты , 1 Ф (фиг. 2) и введение коррекции с блока 9 коррекции сигнал управления З 5 в усилитель 3 мощности (фиг. 1) производится автоматически по сигналам формирователей 5 амплитуды и длительности 7 сигнала управления, поступающим на первый б и второй 8 блоки реле, причем срабатывание того или иного реле в каждом иэ блоков определяется соответственно значениями А для первого блока б реле и2, для второго блока 8 реле. 45Особенность срабатывания релев первом б и втором 8 блоках релепо указанным сигналам от формирователей 5 амплитуды и длительности7 сигнала управления состоит в том, 50что их количество в данный моментвремени может отличаться друг отдруга, т, е. при одной и той же амплитуде А к ( к 1 ), вызывающей срабатывание К-того реле в первом 55блоке б реле, Х -тое реле второгоблока 8 реле может не сработать,т,е. не передать команды на блок9 коррекции сигнала управления, еслигде =К - длительность сигнала амплитуды А ; Г- значение времени настройки данного устройства на режим переключения органовсистемы. Быбор величины С 0 определендвумя, по крайней мере, факторами: значением С-. 4-и величиной - 4 А,1 о "орла ч где1 характеризует быстродействие регулирующего органа, аT определяется допустимой ошибкой регулирования дЧ и скоростью ее изменения М при максимальном возмущенииРтак, что С 1го о аДанное условие (т. е. выбор конкретного значения 1 ) срабатывания реле первого блока б реле и реле второго блока 8 реле в устройстве является своего рода фильтром, сглаживающим высокочастотные (мгновенные) колебания внешних возмущений, которые в известных системах отрабатываются по сигналам датчика 1 регулируемого параметра регулирующими органами блока 10, технически неоправданно в этом случае расходующими свой ресурс, что снижает эксплуатационные характеристики и надежность системы в целом.Таким образом, в зависимости от соотношений между сигналами А, и 2 формирователей 5 амплитуды и длительности 7 сигнала управления в устройстве формируется релейно-пропорциональный сигнал управления, определяющий режим работы и включение того или иного количества реле в первом б и втором 8 блоках реле, что соответствующим образом изменяет режим работы блока 2 формирования закона регулирования (по сигналам первого блока 6 реле) и формирование коррекции блоком 9 коррекции сигнала управления (от второго блока 8 реле) и, в конечном итоге, определяет количество и режим работы в устройстве регулирующих органов блока 10, что и спределяет достижение поставленной цели изобретения.При этом в блоке 2 формирования закона регулирования по сигналам первого блока б реле формируется)значение сигнала О ,с, на соответствующий перевод К -того регулирующего органа и положение Р , а с помощью второго блока 8 реле и блока 9 коррекции сигнала управления осуществляется подключение регулирующих органов блока 10 для реализации зависимости (1) с учетом фильтрации мгновенных колебаний внешних возмущений Р(1) и зависимости (2) . Иэ фиг, 2 следует, что дс момента времени 1 в предлагаемом устройстве, в отличие от известных, работает только один (первый) регулирующий орган 11 в пропорциональном режиме управления от блока 2 формирования закона регулирования. При этом величина его компенсирующего воздействия для парирования Р близка к значению Р , При 1=1 первый орган блока 9 коррекции сигнала управления переводится в режим релейного управления со значением Рф Р и от 696406ключается от блока 2 формирования закона регулирования. При 1:1 (когда наблюдается дальнейшее возрастание возмущения Г ) происходит включение в работу второго регулирующего органа 12, а при = -третьего регулирующего органа 13. При этом регулирующие органы 11 и 12 не имеют управления от блока 2 формирования закона регулирования и раз-. вивают свои номинальные (спецификационные) значения Г до момента. времени 17, а регулирующий орган 14 находится в режиме пропорционального управления от блока 2 формирования закона регулирования и отключается при С=, где в свою очередь регулирующий орган 13 переводится в режим пропорционального управления, компенсируя динамические изменения возмущения Г(1). Иэ Фиг2 становится ясным порядок подключения и отключения регулирующих органов устройства при совместной работе в устройстве формирователей 5 амплитуды идлительности 7 сигнала управления первого 6 и второго 8 блоков реле, а также блока 9 коррекции сигнала управления, реализующихзависимость (1) . 15 Причем это первое отличие предлагаемого устройства от известных. Второе отличие предлагаемогоустройства в том, что при =с(фиг.2),когда регулирующие органы 11 и 12развивают в сумме компенсирующее воз-действие 2 Г , а возмущение Г(С) приэтом уменьшается, регулируюший орган13 изменяет направление своего воздействия, компенсируя избыточностьвоздействия 2 Г от регулирующих органов 11 и 12. Такой режим работыустройства (с переменной знака воздействия только у одного из органов, находящегося в данный моментвремени в режиме пропорциональногоуправления) также направлен на повышение надежности работы системырегулирования,Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности работы предлагаемого устройства и как следствие этого - исполнительных средств судна, используемых за время похода для регулирования курса, а также в экономии энергии управления, необходимой для осуществления указанного регулирования.формула изобретенияУстройство для формирования релей.но-пропорционального сигнала управления, содержащее первый и второйблоки реле, датчик регулируемогопараметра, выход которого соединен спервым входом блока формированиязакона регулирования, усилитель мощности, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами блока формирования закона регулирования и блока обратных связей,вход которого и выход усилителя мощности подключены к блоку регулирующих органов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит блоккоррекции сигнала управления, формирователь амплитуды и длительностисигнала управления, причем выходблока обратных связей через последовательно соединенные Формировательамплитуды сигнала управления и первый, блок реле подключен ко второмувходу блока формирования законарегулирования, а через последовательно соединенные формирователь длительности сигнала управления, второйблок реле и блок коррекции сигналауправления - к третьему входу усилителя мощности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 1588583,кл. 6 05 В 9/02, 1972.2. Патент Японии М 50-12072,кл. 54(7) В 1, 211070696 406 ащ ев оставителехред К. А.ва сное К Редактор Б. Павл ом от Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 764/46НИИПИ Государпо делам изо35 Москва Ж ираж 101 твенногоретений 35 Райш Поета СССРытий