Непрерывный привод

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 964572(088.8) во делан изобретеннй и отрытнйОпубликовано 07. 10.82. Бюллетень М 37 Дата опубликования описания 07, 10.82(54) НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРИВОД Изобретение относится к нелинейным системам автоматического управления.По основному авт, св. 8 ф 487374 известен непрерывный привод, содержа 5 щий усилитель, последовательно соеди- . ненные силовой механизм с ограничением и блок обратной связи, выход которого соединен с первым входом уси рлителя, последовательнб соединенные модель усилителя, модель силового механизма без ограничения и модель блока обратной связи, выход которой соединен с первым входом модели усилителя, второй вход которой соединен со вторым входом усилителя, последовательно соединенные фиксатор ограничения и блок временной коммутации, причем вход фиксатора ограничения со . единен с выходом силового механизма 20 с ограничением, первыи вход которого череэ раэмыкаюшие контакты блока врем. чмпй коммутации подключен к выходу усилителя, а второй вход через замыкающие контакты блока временной коммутации - к выходу модели усилите.ля 1 .Однако при заданных параметрах объекта управления и привода модель привода, состоящая из модели усилителя, модели силового механизма без ограничения и модели блока обратной связи, не оказывает влияние на процесс управления при сигналах возмущения и управления, действующих на объект управления, не вызывающих ограничение выходного сигнала привода, и не может улучшить качество регулирования, При больших входных воздействиях, когда выходной сигнал привода начинает ограничиваться, а амплитуда и частота собственных колебаний объекта управления изменяются, время отпускания блока временной комму- тации остается постоянным на протяжении всего времени работы привода,что приводит к ухудшению динамики привода за счет увеличения перерегулирования и уменьшения пределов изменения входных воздействий и может при определенных величинах входных5 воздействий. вызвать нарушение режима нормального функционирования сис темы автоматического управления,Цель изобретения - уменьшение пе" ререгулирования и времени переходного О процесса и расширение пределов изменения входного воздействия. привода.Поставленная цель достигается тем, что в приводе дополнительно установлен интегратор, первый вход которого 1 з сОединен с выходом модели силового механизма беэ ограничения и через размыкающие контакты блока временной коммутации - с выходом интегратора и вторым входом блока временной коммутации, а второй вход - с выходом блока временной коммутации, замыкающие контакты которого шунтированы,Благодаря постоянному подключению выхода модели усилителя к выходу 2 З силового механизма с опраничением эта модель играет роль корректирующего устройства, которое позволяет существенно улучшить качество регулирования привода даже при отсутствии ограничения. В режиме ограниения модель привода, в которую входят мо" дель усилителя, модель силового механизма беэ ограничения и модель блока обратной связи, играет роль ос новного контура привода потому, что выход усилителя отключен от входа силового механизма без ограницения и привод работает под действием выходного сигнала модели усилителя. Введе" ние интегратора в привод позволяет40 изменять время его работы только под действием сигнала с выхода модели усилителя пропорционально измене.нию амплитуды и периода свободных колебании объекта управления, что знач45 чительно улучшает динамические характеристики привода за счет уменьшения перерегулирования и, что особенно важно, при управлении структурно-неустойцивыми объектами управления. Это время равно интервалу времени начало которого определяется моментом срабатывания фиксатора ограничения, а конец - временем окончания разряда интегратора при смене знака5 сигнала У =Х ,+ 00 на противоположный, где Х ,-сигнал с выхода 72 4модели силового механизма О - знаочение постоянного напряжения, равноепо величине и противоположное по .знаку величине сигнала, снимаемого свыхода привода в момент ограничения и соответствующего ХВь =Хбьш Вых.максНа фиг, 1 приведена функциональная схема предлагаемого привода;на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема привода; на фиг, 3 - осциллограммы с видами изменения выходных сигналов известного и пред- .лагаемого приводов при различныхвходных сигналам,Привод содержит усилитель 1, силовой механизм 2 с ограничением,блок 3 обратной связи, фиксатор 4 ограничения, блок 5 временной коммута ции, модель усилителя б, модель силового механизма без ограничения 7,модель блока обратной связи 8,первые размыкающие 9, замыкающие,10 и вторые размыкающие 11 контакты блока 5 временной коммутации,интегратор 2, неустойчивый объект3 управления, операционные усилители 14-20, интегрирующие операционные усилители 21-25, операционныйусилитель 26, реализующий характеристику "Ограничение", первое 27 ивторое 28 реле, резисторы 29-50, нелинейное сопротивление 51, переключающие контакты 52, и реле 27, источник 53 постоянного сигнала.ХВ- входное воздействне .привода,Х - выходной сигнал привода, Хвозмущающее воздействие объекта. управления 13, Х , -выходной сигналмодели силового механизма без ограничения 7. Предлагаемый привод работает следующим образомНа вторые входы усилителя 1 и модели усилителя 6 подается входноевоздействие ХВх. В усилителе 1 входное воздействие сравнивается с сигналом с выхода датчика 3 обратной связи и сформированный в усилителе 1сигнал рассогласования через раэмыкающие контакты 9 поступает на первый вход силового механизма 2. Выходной сигнал ХВьсилового механизма 2 поступает на вход блока 3 обратной связи и фиксатора 4 ограничеФния, В модели усилителя 6 входноевоздействие Х 8 х сравнивается с выход.ным сигналом модели датчика 8 обратной связи, и сформированный в мо"96457 5дели усилителя 6 сигнал рассогласова, ния постоянно поступает на вход модели силового механизма .7 и через за шунтированные замыкающие контакты 10. на второй вход силового механизма 2, 5 Выходной сигнал модели силового меха. низма 7 поступает на вход модели 8 обратной связи и первый вход интегратора 12.1 ОЕсли возмущающее воздействие объекта 13 управления (Фиг. 2)ХВХ "вх,1 макс где ХВХ мс-величина входного сигна-,лмаксла привода,соответствуюшая выходному сигналу привода при котором привод входит в ограничение), то силовой механизм 2 не входит в состояние ограничения и Фиксатор 4 ограничения находится в исходном состоянии, Р этом случае сигнал с выхода Фиксатора 4М ограничения не поступает на первый вход блока временной коммутации, который остается в исходном состоянии, Контакты 9 при этом замкнуты и сиг 25 нал с выхода усилителя 1 беспрепятственно проходит на первый вход силового механизма 2. Контакты 11 шунтируют интегратор 12, и выходной сигнал модели силового механизма 7 беспрепятственно проходит на второй вход ф блока 5 временной коммутации,выход,ной сигнал которого на второй вхор интегратора 12 не поступает, Из осциллограммы (Фиг. 3 и 4) видно, что перерегулирование в предлагае- З 5 мом приводе при указанных условиях гораздо меньше, чем в известном при одном и том же уровне ограничения. Осциллограммы на фиг. 5 и 6 иллю о стрируют работу соответственно из" вестного и предлагаемого приводов при1УСЛОВИИ ЧтО 1,ИВ акС(ХВХ(ХВХ т.е. в случае неустойчивого процесса 145 регулирования, где Х-воЗмущающееЯтвоздействие объекта управления, соответствующее выходному сигналу привода, при котором срабатывает Фиксатор 4.56При достижении возмущающим воздействием объекта управления величины Х =" лавс на вход привода поступаех- ьх.е т такой сигнал Х , что силовой меХ 1П и ханизм 2 входит в ограничение. ри этом срабатывает Фиксаторограничения и подает сигнал на первый вход блока 5 временной коммутации. Блок 2 65 размыкает контакты 9 и отклюйветпервый вход силового механизма 2 отвыхода усилителя 1, размыкает контак.ты 10, отключает выход модели силового механизма 7.от первого входаблока 5 временной коммутации и подключает к первому входу интегратора12 (т.е. расшунтирует интегратор 11),подает на второй вход интеграторапостоянное напряжение О, . Интегратор12 начинает интегрировать величину сигнала У"ХВ 1 +О , Начиная с этого момента времени выходной сигналсилового механизма 2 с ограничениемизменяется под действием сигнала смодели усилителя, что улучшает дина,мику системы управления и обеспечивает устойчивый процесс управления,Осциллограммы на фиг, 7 и 8 иллюстрируют работу соответственно известного и предлагаемого приводов прнсХ АХусловии, что Хцх макс"Вх 2 бхмакс.Через отрезок времени с, начало которого определяется моментом срабатывания Фиксатора 4 ограничения, а конец - временем разряда интегратора сигналом У при смене его знака .на противоположный, блок 5 временнойкоммутации по сигналу с выхода интег.ратора 12, поступающему на его второй вход, возвращается в исходное состояние. Контакты 9 замыкаются и подключают выход усилителя 1 ко входу силового механизма 2. Контакты 12 замыкаются и отключают выход модели силового механизма 8 от первого входа интегратора и подключает его ко второму входу блока 5 временной коммутации, который прекращает подачу сигнала на второй вход интегратора 12. Интервал времени йк будет изменяться в зависимости от изменения амплитуды и чаСтоты сигнала Овна входе привода, которые определяются действующими на объект управления 13 внешними и параметрическими возмущениями, т,е. в конечном счете определяется временем заряда и разряда интегратора 12,что позволяет улучшить динамику системы упраоле" ние при наличии возмущения. Таким образом, в предлагаемом приводе реализуется самонастройка по отношению к величине с, в то время как в известном приводе с выбирается из условия с,Т, где Т - период сво7 9645 бодных колебаний сйстемы управления, причем изменение периода Т собстввн" ных колебаний и амплитуды входного сигнала привода может, привести к неустойчивому процессу управления. Ос- з циллограмма на фиг. 9 демонстрирует неустойчивый процесс управления в из вестном приводе, когда йк, Т и фикси 1 рована. Осциллограмма на фиг. 10 демонстрирует устойчивый пррцесс управ ления в предлагаемом приводе, когда й изменяется в зависимости от амплитуды и периода Х, т,е, при наличии интегратора 12. Известный и пред лагаемый приводы работают в одних и ИЖтех же условиях при Хвх 1,2 ХрщУказанные отличительные особенности позволяют примерно в три раза уменьшить величину перерегулирования.20 и время переходного процесса и эа счет этого улучшить качество регули" рования при заданной структуре объ-; екта управления и непрерывного привода; примерно на 20 увеличить пределы изменения входных воздействий и за счет этого использовать привод в условиях действия больших возму-. щений при заданных входных воздействиях, структурах объекта управления и предлагаемого привода, прииурноМ на 303 уменьшить величину ограничения и эа счет этого уменьшить величину выходного сигнала Хвь,привода,. 72 8обеспечить устойчивый процесс управления, что приводят,в свою очередь, к экономии энергии для управления примерно на 80 и к облегчению конструкции системы управления примерно на 40. Приведенные выводы и данные подтверждается проведенными исследованиями на АВИ "Электрон" по схеме, приведенной на фиг. 2. формула изобретенияНепрерывный привод по авт. св.У 487374, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения величины. перерегулирования и времени пере" ходного процесса и расширения преде,лов изменения входных воздействий привода, в нем дополнительно .установ, лен интегратор, первый вход которого соединен с выходом модели силового механизма без ограничения и через размыкающие контакты блока временной коммутации - с выходом интегратора и вторым входом блока .временной коммутации, а второй вход - с выходом блока временной коммутации, замыкаю" щие контакты которого шунтированы.Источники информации,принятые во внимание, при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 487374, кл. 6 05 8 5/01, 1973 (прототип)./2 14твенного комиобретений и о Ж, Рауаска акэ Филиал ППП "Патент", г. город, ул, Проектная,едактор П. Коссей Тира И Госуд о делам , Иоскв Подписноета СССРрытийнаб., д. 4/5