Устройство для поддержания устойчивых периодических процессов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 962860ъ(22) Заявлено 0602 В 1 (21) 3245291/18-24 с присоединением заявки Йф -1511 М. Кп.з С 05 В 23/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Изобретение относится к автоматическому управлению техническими объектами, основным рабочим режимом которых является режим периодических колебаний.Известно, что наличие периодических колебаний относительно высокой частоты по сравнению с изменением управляющего воздействия линеаризует характеристику нелинейного. элемента (НЭ) и среднее значение выходной величины становится пропорциональным медленно меняющемуся входному сигналу. При этом даже сложные нелинейности (гистерезис и зона нечувствительности) не оказывают влияния на среднее значение выходной величины. Ссобенно важно это для систем, к которым предъявляются жесткие требования по точности регулирования.Периодические процессы должны иметь здесь достаточно высокую частоту и малую амплитуду. Однако вариации параметров лйбо наличие внешних возмущений могут вывести систему из за данного режима периодических колебаний. Поэтому возникает необходимость в созданий устройства, которое поддерживало бы заданный режим периодических колебаний, и в то же время имело достаточно простую аппаратную реализацию . 1 ,. Однако известное устройство для вывода системы управления из режима автоколебаний обладает невысоким быстродействием, так как требуется последовательный перебор корректирую-. щих программ с момента возникновения автоколебаний до их прекращения, имеет сложную аппаратурную реализацию и рассматривается применительно к нелинейным непрерывным системам, Одной из особенностей периодических процессов в нелинейных импульсных автоматических системах (НИАС) является то, что частоты возможныхколебаний соы находятся в целочисленном отношении с частотой квантования мо .Известно устройство, где периодические процессы возможны, если фазочастотная характеристика (ФЧХ) систе 1 лмы на Фиксированных частотахж (где оэ и- "и)ы Т, " относительная частота колебаний; Н - относительный период колебания; То - период дискретности системы) будет заходить в область возможных значений коэФфициен" та гармонической линеаризации 5 ф(а,М,. й). Например, для нелинейности релей 962860ного типа эта область определяется усеченным сектором с углом раствора(Фиг.1). Значения фЧХ наЯфиксированных частотах ш) определяются путем нахождения угла сдвига 5 фаз ф Ч между выходным и входным сигналами объекта регулирования 123Цель изобретения - повышение быст-, родействия и расширение области применения устройства. 10 Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно соединенные элементы И,формирователь, дешифратор, корректи,рующее устройство и регулятор, вы 15ходом соединенный с объектом, выходкоторого подключен .к.второму входурегулятора, тактовый выход дешифра"тора подключен к генератору импульсов, выход элемента И через первыесчетчик импульсов и преобразоВатель подключен к первому входу элемента И и через вторые счетчик импульсов ипреобразователь - к второму входуэлемента И, вторые вход и выход "Запрет" счетчиков импульсов соединеныперекрестно между собой, введены задатчик угла сдвига Фаз и последовательно соединенные измеритель сдвига фаз, блок сравнения, пороговоеустройство, выходы которого подключены к третьему и четвертому входамэлемента И, причем два входа изме"рителя сдвига фаз подключены к выходам соответственно объекта управления и регулятора, а второй вход блокасравнения подключен к задатчику угла сдвига фаз.Принцип работы устройства основан на анализе частотной характеристики системы и обеспечении необходимой фаэовой коррекции путем выбора соответствующего корректирующего устройства (фиг.1). 40 На фиг.2 представлена структуРнаЯ 45 схема устройства; на фиг.З - диаграМ- мы работы устройства; на фиг 4 и 5 структура псевдолпнейного корректирующего устройства и графики, иллюстрирующие его работу.Устройство содержит объект 1, ре-гулятор 2, измеритель 3 сдвига Фаз, блок 4 сравнения, задатчик 5 угла сдвига фаз, пороговое устройство б элемент И 7, счетчики 8 и 9 импульсов, преобразователи 10 и 11, Форми рователь 12, дешифратор 13, генератор 14 импульсов,. корректирующие устройства 15. Задатчик 5 угла сдвига фаз, счетчики 8 и 9 импульсов,преобразователи 10, 11 и формирователь 60 12 составляют устройство задания, а блок коррекции состоит иэ генератора 14 импульсов, дешифратора 1 3 и псевдолинейных корректирующих устройств 15 (Фиг.4). 65 Устройством 5 задается угол Ч,при котором в системе возникают периодические колебания с заданными значениями Л,юй. Устройство 3 определяет действительное значение Чи, которое в (4 ) сравнивается с Чз. Если сигнал, пропорциональный их разности и знаку, превышает порог срабатывания и(+ ), то в зависимости от знака разности он поступает либо на пЕР- вые входы верхнего, либо нижнего пле"ча схемы совпадения, на вторые входыкоторых поданы сигналы из 10 и 11,пропорциональные максимально допустимому фаэовому сдвигу (т,е. при дальнейшем увеличении Ч происходит срывзаданных периодических колебаний).В зависимости от знака отклоненияфазы ФЧХ системы на счетчики 8 и 9импульсов поступают либо положительные, либо отрицательные импульсы. Висходном положении счетчики 8 и 9импульсов находятся в нулевом состоянии.Если первый пришедший импульс положительный, то в (8) записываетсяединица и выдается сигнал запретазаписи на (9), При поступлении каждого последующего положительного импульса число, записанное в (8), увеличивается на единицу, а при поступлении отрицательного импульса -уменьшается на единицу. При возвращении счетчика 8 в нулевое положение со счетчика 9 снимается сигналзапрета записи. Если следующий импульс отрицательный, то в (9) записывается единица и выдается сигналзапрета записи на (8).При поступлении каждого последующего отрицательного импульса число,записанное в 9), увеличивается наединицу, а при поступлении положительного импульса - уменьшается наединицу,Рассмотрим случай положительногоухода фазы периодического процесса(фиг. 3). При превышении О(,+, сигналаЬ(+) устройство 7 выдает импульсположительной полярности в счетчики8, 9 импульсов и на формирующее устройство 12. В (8) записывается единица, выдается сигнал запрета записина (9) и в (10) происходит удвоениевеличины и(+). Устройство 12 формирует импульсы определенной длительности и амплитуды и выдает их на дешифратор 13, который в зависимости отполярности и порядка поступления импульсов подключает генератор 14 импульсов к входу соответствующегопсевдолинейного корректирующего устройства (15), обеспечивающего уменьшение фазы периодического процессав системе на необходимую величину.Выбор псевдолинейного корректирукщего устройства (ПКУ) основан на возможности практически независимого формирования амплитудной и фазовой характеристик нелинейного корректирующего звена в широком диапазоне частот. На фиг.5 приведены графики,иллюстрирующие работу ПКУ, Задающийгенератор 14 формирует синусоидальный сигнал с частотой, равной частоте периодического процесса в объекте 1 управления.Если сигнал 06+ превысил сигнал2 И(+), тогда 7 выдает второй положительный импульс на 8, 9 и 12, В(10)происходит увеличение И(+) еще наодну ступень, а (13) подключает (14)к входу ПКУ, обеспечивающего большеевоздействие на регулятор 2 с цельюприведенйя фазы периодического процесса к требуемой. Предположим, чтопод воздействием корректировки уходфазы начинает уменьшаться. Когдасигнал 06, становится меньше 2 И(+),устройство 7 выдает импульс отрицательной полярности. В (8) списывается одна единица и в (10) происходитуменьшение И(+) на одну ступень. Вблоке 15 в работу включается предыдущее ПКУ. Если сигнал 06 становится меньше И(+), тогда (7) выдает.еще один отрицательный импульс, покоторому (8) приводится в нулевоесостояние, снимается запрет записис (9), в (10) происходит уменьшениеИ(+) еще на одну ступень.Работа устройства при отрицательном уходе фазы периодического процесса аналогична, при этом работаютсчетчик 9 импульсов и преобразующееустройство 11. А дешифратор 13 подключает генератор 14 импульсов повходу ПКУ, обеспечивающихафазовоеопережение в системе,Точность регулирования фазовогосдвига объекта управления мОжносделать достаточно высокой с помо- .щью соответствующей перенастройкисистемы управления.Устройство позволяет автоматически поддерживать в НИС выбранныйрежим периодических колебаний с заданным запасом устойчивости по Фазе, причем оно обладает более высоким быстродействием, что достигается выбором определенного ПКУ в зависимости от значения регулируемой величины дФ Ч 1+Чд и изменением структуры устройства.формула изобретения0Устройство для поддержания устойчивых периодических процессов, содержащее последовательно соединенныеэлемент И, формирователь, дешифратор,5 корректирующее устройство и регулятор, выходом соединенный с объектом,выход которого подключен к второмувходу регулятора, тактовый выход дешифратора подключен к генераторуэ 0 импульсов, выход элемента И черезпервые счетчик импульсов и преобразователь подключен к первому входуэлемента И и через вторые счетчикимпульсов и преобразователь - к вто 25 рому входу элемента и, вторые входи выход фЗапрет" счетчиков импульсовсоединены перекрестно между собой,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения быстродействия и расширения области применения, в неговведены эадатчик угла сдвига Фаэ ипоследовательно соединенные измеритель сдвига фаз, блок сравнения, пороговое устройство, выходы которогоподключены к третьему и четвертомувходам элемента И, причем два входаизмерителя сдвига Фаэ подключены квыходам соответственно объекта управления и регулятора, а второй входблока сравнения подключен к эадатчи 40 ку угла сдвига Фаэ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 628465, кл. 6 05 В 23/00, 1976.45 2. Бесекерский В.А,Цифровые автоматические системы. "Наука", 1976,с.472-477 (прототип)..Грибованова ор В.Пилип е Подписикомитета СССРоткрытийушская наб., д.4/5 аказ 7509/65ВНИИ л ППП фПатент", г.ужгород, ул ф ая,Тираж 914 ПИ Государственного делам изобретений 35, Москва, Ж, Р