Самонастраивающийся регулятор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНБЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 90978 (21) 2 бб 8719/18-24 (51)М. КЛ. 6 05 В 13/02 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 180281 Ф. А, Шаймарданов, А. И, Фрид, В. И. Петунин и А. В. Кудрявцев(72) Авторы изобретения Уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(54 ) САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматическогорегулирования (САР) с подстройкойфаэочастотной характеристики(ФЧХ)иможет быть использовано для управленияинерционным объектом первого порядка с изменяющейся в широком диапазоне постоянной времени, в частности для регулирования газотурбинно Ого двигателя,Известны самонастривающиеся САРс подстройкой ФЧХ на частоте пробногосигнала, содержащие основной контур,сигнал с выхода которого проходитчерез полосовой фильтр на первыйвход фазового детектора, а на второй вход поступает эталонный сигнал(.13.Недостатком данных систем являетсяплохая помехозащищенность, чтоприводит к большой погрешности подстройки ФЧХ.Наиболее близким техническим решением к изобретению является самонастраивающаяся система автоматического регулирования с подстройкойФЧХ, содержащая последовательно соединенные сумматор, блок регулирования, первый полосовой фильтр и фазовый детектор и последовательно сое- ЗО диненные генератор пробных сигналов, модель блока регулирования и второй полосовой фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, а выход интегратора соединен со вторымвходом блока регулиро-.вания, выход которого через интегрирующий элемент подключен к управляющему входу основного контура 2).Однако наличие помех на частоте пробного сигнала смедленно изменяющимися амплитудой и фазой приводит к ошибке подстройки ФЧХ системы.Цель изобретения - повышение помехозащищенности системы.Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающийся регулятор введены первый ключ, первый формирователь импульсов, первый амплитудный детектор, последовательно соединенные генератор опорной частоты, второй формирователь импульсов, второй ключ, пе 1 вый блок памяти, первый блок сравнения, первый функциональный преобразователь, блок умьожения, второй функциональный преобразователь, второй блок сравнения, третий ключ и второй блок памяти, последовательно соединенные четвертый ключ и второй блок памяти и последовательно соединенные второй амплитудный детектор, пятый ключ, третий блок памяти и блок деления, выходкоторого соединен со вторым входомблока умножения, а второй вход черезпервый амплитудный детектор - с выходом второго полосового фильтра, выход первого полосового фильтра соединен со входом второго амплитудногодетектора, первый вход второго ключа соединен с первым входом четвертого ключа и вторым входом пятого 10клича, выход фазового детектора соединен со вторыми входами второгои четвертого ключей, выход второгоблока памяти соединен со входом Интегратора, выход генератора пробных 15сигналов через первый ключ соединенсо входом сумматора, выход генератора опорной частоты соединен совторым входом первого ключа, а через первый формирователь импульсовсо вторым входом третьего ключа,выходы первого и второго блоков памяти соединены со вторыми входамисоответственно второго и первогоблоков сравнения.25На фиг. 1 представлена блок-схемасамонастраивающегося регулятора сподстройкой ФЧХ; на фиг. 2 - временная диаграмма работы формирователей импульсов.Выход генератора 1 пробных сигналов через первый ключ 2 и сумматор3 соединен со входом блока 4 регулирования и со входом модели 5замкнутой системы, а выходы блока 4 регулирования и модели 5 замкнутой З 5 системы через первый 6 и второй 7 полосовые фильтры подключены ко входам фазового детектора 8, выходкоторого соединен с.коммутирующими входами второго 9 и четвертого 10 4 О ключей; управляющие входы второго 9, четвертого 10 и пятого 11 ключей через второй формирователь 12 импульсов соединены с выходом генератора 13 опорной частоты, коммутирующие входы второго 9 и четвертого 10 ключей подключены к выходу фазового детектора .8, коммутирующий вход пятого ключа 1 " к выходу второго амплитудного детектора 14, динен с выходом первого амплитудного детектора 22, вход которого сое.динен с выходом второго полосового Фильтра 7 и третьего блока 17 памяти, авыход блока 20 умножения через второй Функциональный преобразова тель 23, второй блок 24 сравнения, второй вход которой подключен к вывыход которого соединен с выходом первого полосового Фильтра 6; выходы второго .9, четвертого 10 и пятого щ 11 ключей соответственно соединены со входами. первого 15, второго 16 и третьего 17 блоков йамяти, причем выходы первого 15 и второго 16 блоков памяти соединены через первыйблок 16 сравнения со входом первого функционального преобразователя 19, выход которого подключен на первый вход блока 20 умножения, второи вход которого через блок 21 деления, соеходу первого блока 15 памяти, третий ключ 25, управляющий вход которого соединен через первый формирователь 26 импульсов с выходом генератора 13 опорной частоты, и четвертый блок 27 памяти соединен со входом интегратора 28, выход которого подключен к управляющему входу блока 4 регулирования; управляющий вход первого ключа 2 соединен с выходом генератора 13 опорной частоты,Регулятор работает следующим образом.Когда первыи ключ 2 замкнут, сигнал с генератора 1 пробных сигналов поступает через сумматор 3 на вход блока 4 регулирования, выходной сигнал которого имеет вид; У(С)= Уо(Е)+А эИ(ц)п 6Р)+А 15 И 4 ЫФ+ 9)==у )А 55 "Мз) где А А 5 ИУ. А 5 И 39 Лм 5 У + А 1 со 5 ЧУ И) - выходная координата, обусловленная задающим воздействием х 1 Ф); А - амплитуда, обусловленнаяпробным сигналом," д)п - частота пробного сигналаз М - значение ФЧХ основногоконтура на частоте сгуби А - амплитуда, обусловленная наличием помех на частотед, (помехи на других частотах на точность подстройки ФЧХ влияния практически не окажут, так как будут сильно ослабляться полосовыми фильтрами); -сдвиг ФЧХ, вносижюй помехойна частоте лЗп .После прохождения сигналом первого полосового фильтра 6 на первом входе фазового детектора 8 сигнал имеет вид;М=Амэи(арпаФз М ), где 1 - фазовый сдвиг, вносимыйполосовым фильтром.Одновременно на второй вход фазового детектора 8 поступает пробный сигнал с генератора 1, прошедший через модель 5 замкнутой системы и полосовой фильтр 7, определяемый по Формуле:зф)=Ам 5 и ют ч +Ф )"г ри 1 д г-д) )Я 1 5 Лл 54 и (ьг" ь) локе 24 сравнесть я оп На второмделяется раэ обретения: 5 и-эи (д 2.- орциональныйетий ключ 25 Формул г-н =дл ивающийся регулятор тегратор, последова Самонастержащий Сигнал, пгости, через той разоступаетб ьгде А =А - амплитуда сигнала послеН 1прохождения модели эамкнутои системы(коэффициент передачи основногоконтура на частоте О 2 рравен коэффициенту передачи модели замкнутойсистемы;значение желаемой ФЧХна частоте о)п,задаваемое моделью замкнутолсистемы.Тогда на выходе фазового детектора 8 будет сигнал вида:. а =М С ф 9 э+9 сва фм фут фз фи И)который запоминается первым блоком15 памяти.Когда первый ключ 2 разомкнут,пробный сигнал с генератора 1 пробныхсигналов в блок 4 регулирования непоступает и на выходе первого полосового фильтра б сигнал имеет вид:г,Ь)= Я,5 и(ыг чг+Р ь),а на выходе фазового детектора 8 имеем: дг фпгф 2+ф Ф п фм ф Ф=-фм И) Решая совместно уравнения(1) и 2) Я,ЙИМ,ф Я 2 ЫПЯг ф 1 "фЗ - М = О "С Я Фм О который позволяет устранить влия-,ние помехи на подстройку ФЧХ основного контура на частоте сдп,Значение Ь 2 запоминается вторым 4блоком 16 памяти. АМплитуда ААвыделяется первымамплитудным детектором 22,а амплитуда Аг - вторымамплитудным детектором 14 и запоминается третьим блоком 17 памяти.В:первом блоке 18 сравнения определяется разность Ьг - Ь,),в первомфункциональном преобразователе 19определяется функция синуса от данной разности. Блок 21 деления вычисляет отношение А /А. На блоке 20умножения происходит вычисление проИЗВЕДЕНИЯ М 2/Я 5 фп Д -Ь),И ВЫХОДИОйгсйгнал подается на второй функциональный преобразователь 23, где берется функция 5 на четвертый блок 27 памяти, выходкоторого соединен со входом интегратора 28, выходной сигнал которогочерез управляющий вхгч перестраиваетзначение постоянной времени в блоке4 регулирования,Ключи 9 - 11.служат для того,чтобы в зависимости от сигиала с ге-нератора 13 опорной частоты подключать к выходу фазового детектора 8входы блоков памяти 15(когда первыйключ 2 замкнут, замкнут и второйключ 9) и 14, когда первый ключ 2разомкнут (второй ключ 9 размыкается, а четвертый ключ 10 замыкаетсяОдновременно, когда первый ключ 2разомкнут, подключается и выход второго амплитудного детектора 14 пятый ключ 11 замыкается)ко входу блока 1 К памяти. Формирователи 12 и 26имп льсов служат для того, чтобызапоминание значений соответствующих величин происходило после того,как закончатся переходные процессыв основнол контуре и первом полосовом фильтре б.Временная диаграмма работы этихформирователеи приведена на фиг. 2,Ключи 2,9 и 10 и"и положительныхимпульсах замыкаются, а при нулевом и отрицательном значении управляющих сигналов размыкаются; пятый ключ 11 замыкается при отрицательны" импульсах.Импульсы с формирователя 26 идутменьшеи длительности, гем с формирователя 12. Это объясняется наличием переходных процессов и конеч -ным быстродействием устройств, реализующих данный алгоритм.Длительность импульсов генератора 13 опорной частоты выбирается израсчета, чтобы переходные процессыиз-за коммутации ключей в основномконтуре , полосовом фильтре б иустройствах, реализующих данный алгоритм, успевали заканчиваться.Предложенная самонастраивающаясяСАР с подстройкой ФЧХ позволяет повысить помехозащищенность системы,что в свою очередь приводит к повышению точности подстройки ФЧХ и применительно к каналу регулированиячастоты вращения валя;,зотурбинно-го двигателя позволит уменьшить псагрешность подстройки ФЧХ до +7что приводит к уменьшению перерегулирования на 6 и уменьшению времени регулирования на 0,5 с, это обеспечивает увеличение тяги на 0,5 Ъ,вследствие чего ожидаемая экономическгя эффективность составит 2-3 тыс.рв год на один двигатель.но соединенные сумматор, блок регу-лирования, первый полосовой фильтри фазовый детектор и последовательно соединенные генератор пробных сигналов, модель блока регулированичи Второй пОлОсОВОЙ фильтрр Выход которого соединен со вторымвходом фазового детектора, а вы,ход интегратора соединен со вторым входом блока регулирования, о т-л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 0целью повышения помехоустойчивостирегулятора, он содержит первый ключ,первый формирователь импульсов,первый амплитудный детектор, последовательно соединенные генераторопорной .частоты, второй формирователь импульсов, второй ключ, первыйблок памяти, первый блок сравнения,первый функциональный преобразователь, блок умножения, второй функциональный преобразователь, второйблок сравнения, третий ключ и второй блок памяти, последовательносоединенные четвертый ключ и второйблок Йймяти и последовательно соединенные второй амплитудный детектор, пятый ключ, третий блок памяти и блок делейия, выход которогосоединен со вторым входом блока умножения, а второй вход через лервыи амплитудный детектор - с выходо, второго полосового фильтра, выход гервого полосового фильтра соединен со входом второго амплитудного детектора, первый вход второго ключа соединен с первым входом четвертого ключа и вторым входом пятого ключа, выход фазового летектора соединен со вторыми входми второго и четвертого ключей, выход второго блока памяти соединен со входом интегратора, выход генератора пробных сигналов через первый ключ соединен со входом сумматора, выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом первого ключа, а через первый формирователь импульсов - со вторым входом третьего ключа, выходы первого и второго блоков памяти соединены со вторыми входами соответственно второго и первого блоков сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3287615, кл.318-28,опублик. 28,11.66,2, Кухтенко Б. И. Динамика самонастраивающихся систем со стабилизацией частотных характеристик. М.,805248 Заказ Тираж 951 Подпис нственного комитета СССРбретений и открытий Ж, Раушская наб., д. 4 10881/69ВНИИПИ Госудпо делам и113035, Моск 4 илиал ППП фПатент", г. Ужгор Проект Составитель А.Лащев актор С. Лыжова Техред Л.Пекарь Корректс О.Бил