Регулятор

(5) С 0 ННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВПО ДЕЛАМ":ОЙЗЯГ ИЕ ИЭОБР ОПИК АВТОР ИЯ м свщатегЬСтв+ ЭВЮ ЮЙФФ ЮВ ай .М ц(54)(57) РЕГУЛЯТОР, содержащий пследовательно соединенные инерционный блок и первый сумматор, ипоследовательно соединенные измеФритель рассогласования, дифференвтор и блок формирования функциипереключения, соединенный вторымвходом с-выходом измерителя рассоласования, а выходом через логический блок - с управляющим входопереключателя, соединенного выхо"дом с входом первого пропорционал;ного блока, о т л и ч а ю щ и й с о.,тем, что, с целью повышения точности регулятора, в нем дополнительно установлены генератор переменного напряжения, первый и второйблоки умножения, второй пропорциональный блок и второй сумматор,соединенный входами с выходами сова ответственно измерителя рассогласования и дифференциатора, а выходыс сигнальным входом переключателя,вторым входом логического блока и "вторым входом первого сумматора,соединенного выходом с первым входом первого блока умножения, подключенного вторьщ входом к первомувыходу генератора переменного напряжения, а выходом - к третьемувходу блока формирования функциипереключения, подключенного четверци- . тый входом.к выходу второго. блокаумножения, соединенного первымвходом с выходом измерителя расг- согласования, а вторым входом через второй пропорциональный блок - м с вторым. выходом генератора пере"менного напряжения, выход переклюь- чателя соединен с входом ииерционя ного блока.Изобретение относится к авиационной технике и может быть примененено при управлении, например, газо-, турбинньми двигателями.Целью изобретения является ловы шение точности регулятора. 25 На фиг.1 представлена структурнаясхема регулятора, на фиг.2 " эпюрыпереходных процессов в известномрегуляторе при различных начальныхзначениях сигнала рассогласованияпредставленыф на фиг.З - эпюры переходных процессов в регуляторе приразличных начальных значениях сигна.15ла рассогласования; на фиг.4 - влияние величины и знака сигнала рассогласования на продолжительность переключения коэффициентов регулятора;.нафиг.5 - влияние помехи на входе в регу 20лятор на его установившемся режиме.Регулятор содержит второй сумматор 1, переключатель 2, первый пропорциональный блок 3, дифференциатор 4, масштабирующий элемент 5,блок б формирования функций переключения, логический блок 7, масштабирующие элементы 8 и 9, инерционньй блок 10, первый сумматор 11,масштабирующий элемент 12, первыйблок 13 умножения, генератор 14переменного напряжения, второй пропорциональный блок 15, второй блок16 умножения, масштабирующие элементы 17 и 18, ключ 19, суммирующийэлемент 20, перемножитель 21, сигнум реле 22, суммирующие элементы 23-25,инерционный элемент 26, измеритель27 сигнала рассогласования,На чертежах приняты следующиеобозначения: Х-сигнал рассогласования, 40т.е. выходной сигнал измерителя 27рассогласования, Х-производная сигнала рассогласования, т,е. выходнойсигнал дифференциатора 4; Х+аХ-выходной сигнал второго сумматораУ(Х+аХ) " выходной сигнал переключателя 0 - выходной сигнал регулятора,т.е. выходной сигнал пропорциональ"ного блока 3, сХ - выходной сигналмасштабирующего элемента 5;, д"- выходной сигнал первого сумматора 11;овдп Звй - выходной сигнал первогоблока 13 умножения; К з 1 п о 3 й - выход.ной сигнал второго пропорциональногоблока 15;- коэффициент усиленияпереключателя 2; Х, ХХз - первоевторое и третье начальйые значениясигнала рассогласования У. В состав второго сумматора 1 входят масштабирующий и суммирующийэлементы 8 и 23. В состав переключателя 2 входят масштабирующие элементы17 и 18, ключ 19 и суммирующий эле"мент 2 О, в состав блока формированияфункции переключения входят масштабирующий и суммирующий элементы со"ответственно 5 и 24, В состав инерционного блока 10 входят масштабирующий 9 и инерционный 26 элементы. Всостав первого сумматора 11 входятмасштабирующий 12 и суммирующий 25элементы. В состав логического блока 7 входят перемножитель 21 и сигнум-реле 22,1Регулятор работает следующим образом.На выходе измерителя 27 рассогласования Формируется сигнал рассогласования Х, который поступает на одиниз входов второго сумматора 1, вторые входы блока 6 формирования функции переключения и второго блока 16умножения и на вход дифференциатора4, С выхода дифференциатора 4 сигнал Х, пропорциональный первой производной сигнала рассогласования Х,поступает на входы масштабирующихэлементов 5 и 8. Сигнал сХ с выходамасштабирующего элемента 5 подаетсяна первый вход блока 6 формированияфункции переключения, а сигнал аХ свыхода масштабирующего элемента 8 -на вход суммирующего элемента 23,где суммируется с сигналом рассогласования Х., Полученный иавыходе второго сумматора 1 сигнал Х+аХ подается на сигнальный вход переключателя 2 (в примере конкретного выполнения переключателя 2 - на входы масштабирующих элементов 17 и 18), навторой вход логического блока 7 (впримере выполнения логического блока 7 - на один из входов перемножителя 21) и на вход масштабирующегоэлемента 12, откуда усиленный в К 1раз поступает на один из входов суммирующего элемента 25.Переключатель 2 в зависимости отсигнала, поступающего на его управляющий вход с выхода логического блока 7, имеет различные значения коэффициента усиленияМ,В примере выполнения переключателя 2 в зависимости от состоянияуправляемого ключа 19 - замкнут илиразомкнут - на вход суммирующегоз 1166 элемента 20 поступают сигналы с выходов масштабирующих элементов 17 и 1 В, коэффициенты усиления которых равны соответственно о и (-е+ф), либо сигнал только с выхода масшта. бирующего элемента 17. Соответственно коэффициент усиления 1 переключателя 2 принимает значенияУ=д +(-о+ф) =р если ключ 19 замкнуто если ключ 19 разом- Окнут.Сигнал М(Х+аХ) с выхода переключателя 2 (в примере - с выхода суммирующего элемента 20) подается на выходы пропорционального блока 3 15 и масштабирующего элемента 9.Выходной сигнал масштабирующего элемента 9, равный К(Х+аХ), где К - коэффициент усиления усилителя 9, подается на вход инерционного элемента 10 с передаточной функци 1ей И,(Р)= ., где Т - постояннаяТ +1 фвремени инерционного элемента 10. В результате на выходе инерционного 25 элемента 10 формируются сигнал К 1(Х+аХ)Этот сигнал подаетсяРна второй вход суммирующего элемента 25, где суммируется с сигналом Зб К (Х+аХ), поступившим с выхода масштабирующего элемента 12, Сформированный в сумматоре 11 сигнал обратК Мф (Х+аХ)ной связи с"=+1-К (Х+аХ) по 35 дается на вход (первый) первого блока 13 умножения, На второй вход первого блока 13 умножения поступает сигнал зп Зьс, сформированный на первом выходе генератора 14 переменного напряжения, который перемножается в первом блоке 13 умножения с сигналом обратной связи д . Результирующий сигнал подается на третий вход блока б.формирования функции переключения. Сформированный на втором выходе переменного генератора 14 сигнал здп сой подается на вход второго пропорционального блока 15, с выхо да которого усиленный в К раз поступает во второй блок 16 умножения, где перемножается с сигналом рассогласования Х. Полученный на вы- ходе второго блока 16 умножения 55 сигнал Х К з 1 пай подается на четвертый вход блока 6 формирования .функции переключения. В результате 060 4блок 6 формирования функции переключения формирует выходной сигнал в следующем виде:Я=Х+сХ+Х К зпциС+ Раап Зи)йЭтот сигнал подается на первыйвход логического блока 7. В.зависимости от значений поступающихна первый и второй входы логи- ческого блока 7 сигналов Я и Х+ +аХ соответственно, выходной сигнал логического блока 7 равен либо минус единице, либо единице. Выходной сигнал логического блока 7 подается на управляющий вход переключателя 2. В примере реализации логического блока 7 в перемножителе 21 перемноЬжаются сигнал Х + аХ с выхода сумматора 1 и сигнал. Я с выхода блока 6 формирования функции переключения. ,В зависимости от знака сигналаБ(Х+ай), подаваемого на вход сигнумреле 22, ключ 19 переключателя 2находится в замкнутом или разомкнутом состоянии. Если зхдпЫ(Х+аХ0,ключ 19 разомкнут, если здВп 8(Х++аХ)0 - замкнут. Состояние ключа19 определяет коэффициент усиления М переключателя 2.Сигнал на выходе пропорционального блока ЗБ=КЗ ИХ+аХ), где К 5коэффициент усиления блока 3, является выходным сигналом регулятора. На фиг.З представлена на фазовой плоскости зона существования высокочастотных переключений коэффициентов,регулятора при коэффициенте усиления блока 15 К=1. С уменьшением К эта зона сужается к линии Х+сХ=О.На фиг.1 показано влияние величины и знака сигнала рассогласования на продолжительность переключения коэффициентов регулятора.В начальной стадии переходного процесса (фиг.4) сигнал обратной связи .,КО вследствие того, что выбирается большеЧ, и наличие инерционного блока 10 будет приводить к более быстрому уменьшению коэффициента усиления регулятора при большой 1 скорости протекания переходного процесса.В конечной стадии переходного процесса (фиг,4) сигнал обратной связи д"СО, так как коэффициент усиления регулятора, 4 с 1,На установившихся режимах (ХО) амплитуда сигнала Х К здп щ й равнавеличине сигнала Х+сй, а коэффициентусиления регулятора близок к максимальному, и переключение структуррегулятора будет происходить толькопод действием сигнала обратной связи Р (фиг.5),Появление помех на входе в регулятор будет приводить к изменениюсигнала Х производной сигнала рассогласования Х при практически неизменном сигнале рассогласования Х.При этом будут меняться два сигнала,участвующие в формировании Функциипереключения сХ и с"з 1 п ЗыС, Причемувеличение сигнала Х будет приводитьк увеличению первого сигнала и увеличению амплитуды второго сигнала инаоборот. Как видно из Фиг.5, быстрое изменение сигнала.рассогласования не приводит к существенному изменению времени переключения коэффици.ентов регулятора М . Таким .образом, наличие сектора существования высокочастотных переключений коэффициентов регулятора позволяет получить оптимальные переходные процессы независимо от величины значений начального сигнала рассогласования.Возможность получения большогокоэффициента усиления (в 5 раз больше, чем у известного регулятора) по"зволяет обеспечить высокую точностьрегулирования на установившихся режимах.10 Предлагаемый регулятор по сравнению с известным позволяет уменьшитьвремя регулирования в 2-3 раза иувеличить точность регулирования наустановившихся режимах в 3-4 раза.15 Неточность поддержания предельнойтемпературы газа на 5 С, что имеетместо при использовании базового регулятора, может-привести к сокращению ресурса двигателя на 5 Е, а на 10 -5 С - к потере тяги на 2 Ж. Кромеподдержания точности на установившихся режимах,.на увеличение ресурса ГТД большое влияние оказываетточность регулирования на переход ных режимах.Использование предлагаемого регулятора позволит по сравнению с базовым регулятором увеличить ресурсдвигателя на 5 Х.каз 4307/41Тираа 863 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, В, Раушска