Нелинейное корректирующее устройство

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) 5,/01 Т У СВИДЕТЕЛ У 25технический инстиВ,М.Коваленко,Ольшевский идетельство ССС 05 В 5/О 1, 1983 РОЙСТВ (57) И тическ тносится к автома азначено характеобретение о му управлен чшения дина системы авт в частносю, пред ических для ул ристик ровани го регулив про" матичес ти прив л н повыш обретения являетс и и быстродействи строи маиг. 2няющиеструкра; на ческа а на поясОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ(56) Авторское сВ 1120276, кл. С НЕЙНОЕ КСРРЕКТИРУЮЦЕЕ УСТ Изобретение относится к автоматикому регулированию, предназначено улучшения динамических характетик систем автоматического регуования и является усовершенствовам устройства по авт.св.У 1120276,Целью иэ яние точност яства,На фиг. приведена блок-схпредлагаемого устройства; наи 3 - фазовые траектории, пояработу устройства; на Фиг.4 -турная схема пикового детектофиг.5 - принципиальная электрисхема сброса пикового детектоФиг.б и 7 - эпюры напряжений,ьяющие работу устройства. мышленных роботов и станков С числовым программным управлением, и является усовершенствованием известногоустройства по авт.св. 9 120276.Целью изобретения является повышениеточности и быстродечствия устройства,Поставленная цель достигается засчет управления коэффициентом передачи усилителя устройства, которое позволяет целенаправленно изменять момент переключения корректируемой системы обратной связи на положительнуюи тем самым повышать ее быстродействие при изменяющихся параметарх. Переходный процесс системы с каждымшагом перестройки, коэффициентапередачи усилителя приближается кпроцессу с максимальным быстродействием и без перерегулирования. 7 ил. Устройство содержит усилительблок 2 определения модуля, блок 3 умножения, первый пиковый детектор 4,масштабирующий блок 5, первый сумматор б, сигнум-реле 7, нуль-орган 8,второй сумматор 9, второй пиковый детектор О, компаратор 11, формирователь 12 импульсов, элемент ИЛИ 13,реверсивный счетчик 14, блок 15 начальной установки счетчика,пиковый . детектор 16 положительных значений, пиковый детектор 17 отрицательных значений, сумматор 18, источник 19 положительного напряжения питания, источник 20 отрицательного напряжения питания, конденсаторы 21 и 22, транзисторы 23-25, оптроны 26 и 27, резисторы 28-31, общая шина 33 устройства.Усилитель 1 выполнен управляемым.9 исходном состоянии он обладает ко ффициентом передачи К, определеным кодом, записанным в реверсивный;счетчик 14 при помощи блока 15 на 5чальной установки счетчика. Каждыйимпульс, поступающий на суммирующийвход реверсивного счетчика 14, увеличивает его содержимое, что приводит к увеличению на К коэффициентаусиления усилителя 1. Коэффициентусиления становится равным К +п,4 К,где и - число импульсов, поступивших на суммирующий вход счетчика 14.Каждый импульс, поступающий навычитающий вход реверсивного счетчика 14, уменьшает его содержимое, чтоприводит к уменьшению на 5 К коэффициента усиления усилителя 1. Коэффициент усиления становится равным, К - и 4 К,где п- число импульсов,поступивших на вычитающий вход реверсивного счетчика,Пиковые детекторы 4 и 10 выполнены двустороннимиВ качестве реверсивного счетчика может быть использован любой счети, напримердвоичный.Рассмотрим работу корректирующего,устройства на фазовой цлоскости(Фиг.2 и 3) на примере системы вто"рого порядка с передаточной функциейКЦ(Р) . юеР(Т + 1)К,КК, - коэффициент прдочи разомкнутой системы, корректируемой данным устройством, без учетакоэффициента передачи корректирующего устройства;К - коэ 4 кициент передачи корректирующегоустройства.Так как корректирующее устройство изменяет только знак обратной связи, характеристические уравнения дляБО положительной ц отрицательной обратных связей в системе записываются ввиде1 КЪ + - -%=О;Т Тг 1. Ка9+ -+ = ОТ Т Для первого случая характерно наличие двух фазовых траекторий в виде прямых 33, проходящих через нача- ло координат с угловыми коэффициентами, равными корням характеристического уравнения Я, О,( О,Во втором/случае при 4 КТ 71 Фазовые траектории имеют вид скручивающихся спиралей 34 и:35. В исходном состоянии в системе включена отрицательная обратная связь. Начальные значения коэффициента передачи усилителя 1 и коэффициента передачи масштабирующего блока 5 устанавливаются такими, чтобы обеспечить в системе управления процесс без перерегулирования с требуемым быстродействием. Выходной сигнал усилителя 1 преобразуется блоком 2 определения модуля к однополярному. Б блоке 3 умножения происходит присвоение знака выходному сигналу блока 2 определения модуля, Начальные условия заданы на Фазовой плоскости (Х и Х фазовые координаты) точкой Б. Движение происходит по фазовой траектории БЙ (Фиг.2), Первый пиковый детектор 4 запоминает экстремальное значение Х входного сигнала Х корректирующего устройства. В первом сумматоре 6 осуществляется сравнение текущего значения входного сигнала устройства с его запомненным экстремальным значением, преобразован ным масштабирующим блоком 5, Если коэффициент передачи масштабирующего блока 5 равен критическому, точка Й достижения равенства Х = ш Х,принадлежит прямой с угловым коэффициентом 9 г, В точке Й происходит включение положительной обратной связи системы,и движение происходит по этой прямой, Система обладает при этом наибольшим быстродействием при отсутствии перерегулирования.Изменение параметров системы при заданном коэффициенте передачи масштабирующего блока 5 приводит к улучшению переходного процесса (фазовые траектории 34 и 35 на фиг.2 и 3 соответственно). Если произошло такое изменение параметров системы управления, что коэффициент передачи масштабирующего блока 5 станет выше критического, то движение из точки Н проходит по спиралевидной траектории до точки а принадлежащей прямой с угловым коэффициентом 1 С,1 ф5105 20 25 30 35 40 45 50 55 5 157В точке а, выполняется равенство Х = шХ 1 и включается положительнаяобратная связь системы. Движение происходит до точки Х по участку гиперболы, В течение этого времени выходной сигнап второго сумматора 9 возрастает по модулю и входные сигналы компаратора 11 равны. В точке Х вью ходной сигнал второго сумматора 9 достигает экстремумаи начинает убывать по модулю. В этот момент на выходе компаратора 11 появляется перепад напряжений, из которого формирователь 12 формирует импульс сброса первого 4 и второго 10 пиковых детекторов. Импульс сброса поступает также на суммирующий вход реверсивного счетчика 14,увеличивая его содержимое, тем самым увеличивается на 6 К коэффициент усиления усилителя 1.После сброса пиковые детекторы 4 и 10 запоминают текущие значения входного сигнала устройства и выходного сигнала второго сумматора 9 соответственно. В системе включается отрицательная обратная связь системы и движение из точки Х в точку а, принадлежащую прямой с угловым коэффициентом 1 С 7 С происходит по участку спиралевидной фазовой траектории. В точке авновь включается положительная обратная связь системы, и процесс повторяется до тех пор, пока входной сигнал корректирующего устройства че станет равным нулю. При этом с каждым переключением с положительной на отрицательную сторону связь системы происходит очередное увеличение на единицу соцержимого реверсивного счетчика 14 и, как следствие, увеличение коэффициента передачи усилителя 1 на Ь К, что обеспечивает пошаговое приближение переходного процесса к наилучшему для изменившихся параметров системы Для сравнения на фиг2 штриховой линией изображена фазовая траектория 34 переходного процесса системы без изменения коэффициента передачи усилителя 1.Если параметры корректируемой системы изменились так, что значение коэффициента передачи масштабирующегоблока 5 становится меньше критического, то переходныи процесс имеет колебательный характер (фиг.З, фазовая траектория 35 и фазовая траектория 33 для критического значения коэффициента передачи масштабирующего блока 5),В исхоцном состоянии включена отрицательная обратная связь системы,При рассматриваемом изменении параметров движение в системе происходитиз точки И по спиралевидной фазовойтраектории. Первый пиковый детектор 43запоминает экстремальное значениесигнала ХПри выполнении в точкеа принадлежащей прямой с угловым1 1коэффициентомС 113, равенстваХ = ш Х происходит включение положительной обратной связи системы. Далее до изменения знака Х движениепроходит по участку гиперболы аЬ,В точке Ь, нуль-орган 8 вырабатываетимпульс, обнуляющий первый 4 и второй 1 О пиковые детекторы и одновременно уменьшающий содержимое реверсивного счетчика 14, что приводит к уменьшению на К коэффициента передачи усилителя 1. В системе включается отрицательная обратная связь и движение происходит по спиралевидной фазовой траектории 34. Первый пиковый детектор 4 запоминает очередное экстремальное значение входного сигнала Х . В момент равенства Х = ш Х, (точка а ) происходит о чередное включение положительной обратной связи системы, При этом точка а принадлежит прямой с угловым коэффициентом С( 1 С,. В дальнейшем процесс повторяется. Происходит пошаговое приближение переходного процесса кнаилучшему для изменившихся параметров системы. При этом уменьшается колебательность и увеличивается быстродействие корректируемой системы. Использование новых элементов реверсивного счетчика 14 и блока 15 начальной установки счетчика для управления коэффициентом передачи усилителя 1 выгодно отличает данное корректирующее устройство от известного, так как позволяет увеличить быстродействие и точность системы в условиях изменения ее параметров, и обеспечивается переходный процесс, пошагово приблюкающийся к процессу без перерегулирования. Отработку очередного воздействия при неизменных значениях параметров системы корректирующее устройство обеспечивает с наибольшим быстродействием и без перерегулирования.Формула изобретения Нелинейное корректирующее устройство по авт.св, У 1120276, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь 1 шения точности и быстродействия устройства, в него дополнительно введены реверсивный счетчик и блок начальной установки счетчика, подключенный выходами к установочным входамреверсивного счетчика, соединенногосуммирующим входом с выходом формирователя импульсов, вычитающим входом - с.выходом нуль-органа, а выходами - с группой входов управлениякоэффициентом передачи усилителя.1576881 Составитель Г. НефедовТехред Л,Сердокова Редактор И.Горн ктор О.Ципле аказ 184 Тираж 6 одписно НТ ,ССР сударственного комитета по и 113035, Москва, Ж,оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 1( Ц,бретениям и открьггиямаушская наб., д. 45