SU1008697A1

SU1008697A1 - Automatic control system

Info

Publication number: SU1008697A1
Application number: SU802903381A
Authority: SU
Inventors: Леонид Игнатьевич Цытович
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1983-03-30

Abstract

СИСТЕМА ЛВТОНАТИЧЕСКО1Х) УПРАВЛЕНИЯ , выполненна по принципу подчиненного регулировани парамет- f ров на базе последовательно включенных .развертывайших операционных уси;лителей , каждый из котЬрых состоит из последовательно соединенных сумматора , интегратора и релейного элемента , охваченных обратной св зью с выхода релейного элемента на вход сумматора , содержаща выходной релейный элемент и блоки питани релейнвк элементов , отличающа с тем, что, с целью повааени надежности системы, в нее .введены делители частоты , число которых соответствует числу последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, и дифференцирующий трансформатор, при ртом выход каждого из развертывающих операционных усилителей через соответствующий делитель частоты соединен с блоком питани последук цего ел релейного элемента, а выход последне го развертывающего операционного усилител через дифференцирующий трансформатор подключен к выходному релейному элементу.The LHTONATICA1X) CONTROL SYSTEM is based on the principle of subordinate adjustment of parameters on the basis of sequentially connected exploding operational forces, each of which consists of a series-connected adder, integrator and relay element, covered by feedback from the output of the relay element to the adder input containing an output relay element and power supply units for relay elements, characterized in that, in order to improve the reliability of the system, frequency dividers, the number of cat The amplifiers correspond to the number of series-connected developmental operational amplifiers, and a differentiating transformer, with a mouth, the output of each of the developmental operational amplifiers is connected to the power supply unit of the next relay element via the appropriate frequency divider, and the output of the last developmental operational amplifier is connected to the output relay element .

Description

эо о:eo about:

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл автомати зации технологических процессов. Известны системы автоматического управлени , выполненные, например, по принципу подчиненного регулирова ни параметров, которые представл ют собой п-е число последовательно вклю ченных регул торов, каждый из которых регулирует тот или иной параметр - скорость, ток двигател и т.д. 1. Регул торы известных систем автоматического регулировани реализуютс на базе .операционных усилителей (ОУ) как правило интегрального испол нени с непосредственной св зью между каскадами, вследствие чего характеризуютс сравнительно низкой надеж ностью, одной из причин которой вл етс то, что при неработоспособности ОУ его выходной сигнал принимает мак симальное значение. В результате про ( исходит срабатывание силовой защитпной аппаратуры, что нежелательно с точки зрени безопасности технолоГического процесса и обслуживающего персонала. , Наиболее близкой к предлагаемой по технической суршости и достигаемому результату вл етс система автоматического управлени , выполненна по принципу подчиненного регулировани параметров на базе последовательно вкJBoчeнныx развертывающих опе рационных усилителей, каждый из кото рых состоит из последовательно соеди ненных сумматора, интегратора и реле ного элемента, охваченных обратной св зью с выхода релейного элемента н вход сумматора, содержаща выходной релейный элемент и блоки питани релейных элементов . 2 . Развертывающий операционный усили тель в отличие от линейного операционного усилител работает в режиме устойчивых автоколебаний. Между режи мом автоколебаний и работоспособностью развертывающего операционного усилител существует однозначна св зь. Однако при обычном последовательном включении развертывающих one рационных усилителей, когда его релейный элемент питаетс от источника посто нного напр жени , надежность системы управлени не повышаетс . ; Цель изобретени - повышение надежности системы автомат.ического управлени . Поставленна цель достигаетс тем что в систему автоматического управлени , выполненную,по принципу подчиненного регулировани параметров на базе последовательно включенных развертывающих операционных усилителей, каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора, интегратора и релейного элемента, охваченных обратной св зью с выхода релейного элемента на вход сумматора , содержащую выходной релейный элемент и блоки питани релейных элементов ,- введены делители часто,ты, число которых соответствует числу последовательно включенных развертыракщих операционных усилителей, и дифференцирующий трансформатор, при этом.выход каждого из развертывающих операционных усилителей через, соответствующий делитель частоты соединен с блоком питани последующего релейного, элемента, а выход последнего развертывающего операционного усилител через дифференцирующий тра:нсформ9тор подключен к выходному релейному элементу. .На фиг.1 представлена блок-схема системы автоматического управлени (САУ); на фиг.2 - схема развертывающего операционного усилител ; на фиг .З - временные диaгpaм a сигналов , по сн ющие принцип работы системы . Система (фиг.1) содержит три разв .ертывающих операционных усилител , первый из которых включает сумматор 1, интегратор 2 и релейный элемент . 3, второй - сумматор 4, интегратор . 5 и релейный элемент б, а третий сумматор 7, интегратор 8 и релейный элемент 9. Система вк лючает также выходной релейный элемент 10, блоки 11-13 питани релейных элементов, делители 14-16 частоты и дифференцирующий трансформатор 17. Кроме того, на фиг.1 обозначены входные клеммы 18-20 развертывающих операционных усилителей (РОУ), входные клеммы 2126 блоков 11-13 питани , клеммы 2732 дл подключени выходов блока 1113 питани релейных элементов 6, 9 и 10, выходна клемма 33 САУ. Клеммл 18-20 предназначены дл подключени к соответствующему РОУ сигналов задани или обратной св зи.САУ. Система работает следующим образом- . САУ выполнена на базе развертывающих операционных усилителей, представл ющих собой автоколебательные каскады с частотно-широтно-импульсной модул цией. Поскольку принцип действи усилителей идентичен, ограничимс рассмотрением одного из них (фиг. 2} Релейный элемент 3 имеет симметричную характеристику с положительным гистерезисом и порогами переключени iB. Выходной сигналY-j(t}POy неизменен по модулю амплитуды и мен етс только по знаку в пределах iА. ПРИ отсутствии сигнала ) на входной клемме 18 релейный элемент 3 совершает цикл переключений с равными интервалами времени t и t The invention relates to electrical engineering and is intended to automate technological processes. Automatic control systems are known, made, for example, by the principle of subordinate adjustment of parameters, which are the nth number of successively included controllers, each of which regulates one or another parameter — speed, motor current, etc. 1. Regulators of known automatic control systems are implemented on the basis of operational amplifiers (OU), as a rule, integral execution with a direct connection between the stages, as a result of which they are characterized by relatively low reliability, one of the reasons for which is that output signal takes the maximum value. As a result, the operation of the power protective equipment proceeds, which is undesirable from the point of view of the safety of the technological process and the operating personnel. The closest to the proposed technical basis and the achieved result is an automatic control system based on the principle of subordinate adjustment of parameters operational amplifiers, each of which consists of a successively connected adder, integrator and relay element feedback from the output of the relay element to the adder's input, containing the output relay element and power supply units of the relay elements 2. In contrast to the linear operational amplifier, the unwrapping operational amplifier operates in the steady-state oscillation mode. There is an unambiguous connection between the amplifier. However, in the case of the usual sequential switching on of the deploying one-stage amplifiers, when the relay element regular enrollment constant voltage control system reliability is not increased. ; The purpose of the invention is to increase the reliability of the automatic control system. The goal is achieved by the fact that in the automatic control system, performed according to the principle of subordinate control of parameters based on sequentially connected deployment operational amplifiers, each of which consists of a series-connected adder, integrator and relay element covered by feedback from the relay element to the adder input containing the output relay element and the power supply units of the relay elements are often divided by you, the number of which corresponds to the number of atelno included razvertyrakschih operational amplifiers and a differentiating transformer etom.vyhod when deploying each of the operational amplifiers through corresponding frequency divider is connected to the power supply unit subsequent relay, the element and the scanning output of the latter operational amplifier through a differentiating tra: nsform9tor connected to an output relay element. Figure 1 is a block diagram of an automatic control system (ACS); figure 2 - diagram of the deployment of operational amplifier; Fig. 3 shows temporary signal diameters of a, explaining the principle of the system operation. The system (FIG. 1) contains three developmental operational amplifiers, the first of which includes an adder 1, an integrator 2, and a relay element. 3, the second - the adder 4, the integrator. 5 and the relay element b, and the third adder 7, the integrator 8 and the relay element 9. The system also includes the output relay element 10, the power supply units 11-13 of the relay elements, frequency dividers 14-16 and a differentiating transformer 17. In addition, in FIG. .1 designates input terminals 18-20 of deploying operational amplifiers (DOC), input terminals 2126 of power supply units 11-13, terminals 2732 for connecting the outputs of power supply unit 1113 for relay elements 6, 9 and 10, output terminal 33 of the automatic control system. Klemml 18-20 are designed to be connected to the appropriate DPS of the reference or feedback signals. SAU. The system works as follows. The ACS is made on the basis of deployable operational amplifiers, which are self-oscillatory cascades with frequency-pulse-width modulation. Since the principle of operation of amplifiers is identical, we limit ourselves to considering one of them (Fig. 2} Relay element 3 has a symmetrical characteristic with a positive hysteresis and iB switching thresholds. Output signal Y-j (t} POy is unchanged in magnitude and changes in sign only within iA. If there is no signal) at the input terminal 18, the relay element 3 performs a switching cycle with equal time intervals t and t

(фиг. За). .Развертка ) на выходе интегратора 2 имеет форму симметричной пилы. Среднее значение импульсов ) за интервал дискретизации Т равно нулю.(Fig. For). . Development) at the output of the integrator 2 has the form of a symmetrical saw. The average value of pulses) over the sampling interval T is zero.

Наличие сигнала Х (t) приводит к изменению производной развертки Уц () В интервале времени t имеет место несовпадение знаков сигналов Х (t) и , скорость изменени сигнала Yf,(t) на выходе интегратора 2 определ етс разностью токов входного и обратной св зи ТОУ, а в интервале времени t - совпадение знаков напр жений ХдН) и Ч (11 ,(3YnU)/dt зависит от суммы соответствующих токов (фиг.35). В результате t tj и среднее значение импульсов ) за врем Т(, пропорционально уровню сигнала ХЛ)Делители 14-16 частоты осуществл ют преобразование импульсов Y(t) , Yg (t) и Yq (t) в сигналы с периодом 2Т и со средним значением, равным нулю, что необходимо дл исключени режима насыщени входных трансформаторов блоков 11-13 питани (). С этой же целью подключение вторичной обмотки блоков 11-13 к выходу делителей частоты осуществл етс через разделительный конденсатор, который входит в состав звеньев 14-16 и на фиг.1 не показан.The presence of the signal X (t) leads to a change in the derivative of the sweep Yz () In the time interval t there is a mismatch of the signs of the signals X (t) and, the rate of change of the signal Yf, (t) at the output of the integrator 2 is determined by the difference of the input and feedback currents TOU, and in the time interval t - the coincidence of the signs of the voltage HdN) and H (11, (3YnU) / dt depends on the sum of the corresponding currents (Fig.35). As a result, t tj and the average value of pulses) during time T (, proportional to the signal level of the CL) Dividers 14-16 frequencies convert the pulses Y (t), Yg (t) and Yq (t) to si Nala with a period of 2T and an average value of zero, it is necessary to avoid saturation mode input blocks 11-13 power transformer (). With the same purpose, the connection of the secondary winding of the blocks 11-13 to the output of the frequency dividers is carried out through the separation capacitor, which is part of the links 14-16 and is not shown in figure 1.

При работоспособности элементов развертывающих операционных усилителей во вторичной цепи блоков 11-13 питани трансформируетс напр жение которое, служит дл питани релейных элементов 6, 9 и 10. Дифференцирующий трансформатор 17 .осуществл ет дифференцирование фронтов импульсов IJaJt) и управление переключением релейного элемента 10, вл ющегос аналогом элементов 3., 6 и 9. Сигнал Y.) на выходе САУ (-клемма ЗЗ) полностью повтор ет форму импульсов сWhen the operational elements of the developmental operational amplifiers in the secondary circuit of the power supply units 11–13 are transformed, the voltage that serves to power the relay elements 6, 9 and 10. The differential transformer 17 provides for the differentiation of the pulse fronts IJaJt) and the switching control of the relay element 10, which is analogue of the elements 3., 6, and 9. The signal Y.) at the output of the ACS (-key Z3) completely repeats the shape of the pulses with

выхода релейного элемента 9 (импульсы Yq(t)) . Предлагаемый принцип построени САУ позвол ет при любой неисправности- в схеме выполнить условие . Действительно, первыйoutput relay element 9 (pulses Yq (t)). The proposed ACS construction principle allows for any malfunction in the circuit to fulfill the condition. Indeed first

РОУ фактически ВЕлполн ет функции не только преобразовател сигнала Х t) но и источника питани дл релейно.го элемента 6 второго РОУ, В случае неработоспособности первого РОУ автоколебани в нем прекращаетс , выходной сигнал Y(t) принимает одно из фиксировешных значений -1 А или -А , что в свою очередь обеспечивает нулевой сигнал на входе блока 11 и срывThe DOW actually functions the function not only of the signal converter X t) but also of the power supply for the relay element 6 of the second DOS. If the first DOS of the self-oscillation in it fails, the output signal Y (t) takes one of the fixed values of -1 A or -A, which in turn provides a zero signal at the input of block 11 and stall

5 автоколебаний во втором РОУ из-за отсутстви питани у релейного элемецта 6. Отсутствие автоколебаний во втором РОУ приводит к нулевому уровню импульсов (t) на выходе треQ тьего РОУ (элемент 9|. При этом не только дифференцирующие импульсы YiTWO 40 и напр жение питани на клеммах 31 и 32 блока 10 также отсутствует. В результате Y(,5 self-oscillations in the second DOC due to the lack of power at the relay element 6. Lack of self-oscillations in the second DOC leads to a zero level of pulses (t) at the output of the third DOC (element 9 |. At the same time, not only the differentiating pulses YiTWO 40 and the supply voltage at terminals 31 and 32 of block 10 is also absent. As a result, Y (,

5 причем как на информационном (сигнал 4(7(t.) так и на питающем (клеммы 31 и 32) входах звена 10 отсутствует напр жение,5 and there is no voltage at the informational (signal 4 (7 (t.) And power supply (terminals 31 and 32) inputs of the link 10,

Таким же образом неработоспособность делителей 14-16 частоты или In the same way, the inoperability of dividers 14-16 frequency or

0 блоков 11-13 питани вызывает уменьшение до нул сигнала Yig (t) на выходе САУ. .0 power supply units 11-13 causes the signal Yig (t) at the output of the ACS to decrease to zero. .

Поскольку частота РОУ выбираетс г ijaK правило в пределах 10-50 кГц, .то весогаб итныепоказатели САУ из-за наличи допо/1нительных источников питани увеличиваютс незначительно. Однако при этом повышаетс надежность всего комплекса Since the frequency of the ROW is chosen by the ijaK rule within 10–50 kHz, this weight and power readings of the ACS increase slightly due to the presence of additional power sources. However, the reliability of the entire complex increases.

0 технологического оборудовани и уменьшаетс веро тность срабатывани силовой защитной аппаратуры .изза неисправности в схема:х регул торов САУ.ИзЮ0 technological equipment and the likelihood of operation of the power protective equipment is reduced. Because of malfunction in the circuit: x controllers SAU.

даYes

гьgb

м.m

SS

tt

Claims

AUTOMATIC CONTROL SYSTEM based on the principle of subordinate control of parameters j based on sequentially connected sweep operational amplifiers, each of which consists of a series-connected adder, integrator and relay element, covered by feedback from the output of the relay element to the input of the adder, containing output relay element and power supplies of relay elements, characterized in that, in order to increase the reliability of the system, frequency dividers are introduced into it, the number of which with corresponds to the number of sequentially connected deploying operational amplifiers, and a differentiating transformer, while the output of each of the developing operational amplifiers through a corresponding frequency divider is connected to the power supply unit of the subsequent relay element, and the output of the last deploying operational amplifier through a differentiating transformer is connected to the output relay element .

SU .1008697

1808697