SU1027697A2 - Нелинейный фильтр дл систем автоматического управлени - Google Patents

Abstract

НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО авт. св. 855604, отличающий с   тем, что, с целью повышени  быстродействи , в нем дополнительно установлены третий ограничитель , дваблока односторонней проводимости , переключатель и второй и третий пропорциональные усилители, причем выход эадатчика соединен с первым входом первого ограничител  через переключатель, выход второго интегратора соединен с четвертым входом первого ограничител  через последовательно соединенные третий ограничитель, переключатель и параллельно соединеные выходами первый и второй блоки односторонней проводимости, выход задатчика соединен с вторым входом третьего огра .ничител  через второй пропорциональный усилитель, а выход второго интегратора сх1единен с третьим входом W первого ограничител  через третий .пропорциональный усилитель.

Description

Изобретение относитс  к устройствам формировани  управл ющих воздействий в функции времени (т.е. к нелинейным корректирующим фильтрам) и может найти широкое применение в , системах управлени  технологическими процессами, а именно в приводах механизмов циклического действи  с относительно большим временем неустановившихс  процессов (пуск,то1эможение ), например, карьерных экскаваторов , прокатных станов, лифтов подъемных кранов и др.

По основному авт.св. № 855604 известен нелинейный фильтр дл  систем автоматического управлени , содержащий последовательно соединенные задатчик, первый и второй огранчители и первый и второй интеграторы , выход первого интегратора подкл чен к второму входу второго ограничтел  и через пропорциональный усилитель - к второму входу первого ограничител , а выход второго интегратора подключен к третьему входу первого ограничител Ц.

Недостатком известного фильтра  вл етс  низкое быстродействие. Цель изобретени  - повышение быстродействи  фильтра за счет обеспечени  оптимальных переходных процессов при малых входных сигналах.

Поставленна  цель достигаетс  тем,, что в нелинейный фильтр дл , систем .автоматического регулировани  дополнительно введены третий ограничитель, два блока односторонней проводимости, переключатель и второй и третий пропорциональные усилители,причем выход задатчика соединен с первым входом первого ограничител  через переключатель, выход второго интегратора соединен с четвертым входом первого ограни-i чител  через последовательно сое- диненные третий ограничитель, переключатель и параллельно соединенные выходами первый и второй блоки односторонней проводимости, выход задатчика соединен с вторым входом третьего ограничител  через второй пропорциональный усилитель, а выход второго интегратора соединен с третим входом первого ограничител  чере третий пропорциональный усилитель, I

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - эпюры напр жений, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит первый и второй ограничители 1 и 2, первый и второй интеграторы 3 и 4, третий, первый и второй пропорциональные усилители 5,6 и 7, третий ограничитель 8, переключатель 9, первый и второй блоки 10 и 11 односторонней проводимости, задатчик

12, первые и вторые замыкающие контакта 13 и 14 переключател  9, размыкающие контакты 15, переключател  9.

Устройство работает следующим образом.

Включение устройства в работе осуществл етс  замыканием контактов 13 и 14 и размыканием контактов 15 переключател  9. При этом на вход ограничител  1 -подаютс  посто нный сигНад выхода задатчика 12,равный (или пропорциональный) максимальному заданному значению выходного сигнала 04 ,и выходные сигналы усилителей 5 и 6 и ограничител  8. Коэффициенты К и К усилителей 5 и 6 выбираютс  в зависимости от требований к характеристикам фильтра,а коэффициент усилител  7 выбираетс  из услови  К 0,5/К5- , выходной сигнал ограничител  8 Ug по абсолютной величине равен половине максимально возможного сигнала С дзадатчика 12. В частности, коэффициент Kg усилител  5 может быть равен едини- це и тогда максимальное значение выходного сигнала и. будет равно tLn.,

На входе ограничител  1 будет формироватр  разность AU UjQ fUg-U5-- -Ug. Так как в начальный момент времени разность и U70, то на выходе ограничител  1 будет посто нный сигнал и, а на выходе ограничител  2 сигнал и. Следовательно, выходные сигналы интеграторов 3 и 4 будут увеличиватьс ; сигнал Ug на выходе интегратора 3 по линейному закону, а сигнал U4. на выходе интегратора 4 по параболе до тех пор, пока выходной сигнал и, интегратора 3 не станет равным сигналу и на выходе ограничител  1,, После этого выходной сигнал Uj интегратора 3 остаетс  посто нным равным по величине выходному сигналу U ограничител  1, 5 3. ВЫХОДНОЙ сигна;л Ux интегратора 4 будет увеличиватьс  по линейному закону.

В момент времени, когда на входе ограничител  1 разность ди изменит знак,, помен ютс  знаки на выходах ограничител  1 и ограничител  2. В результате выходной сигнал U интегратора 3 начнет уменьшатьс  по линейному закону, а сигнал U на выходе интегратора 4 начнет приближатьс  по параболе к заданному максимальному значению.Дл  того, чтобы сигнал Uvj на выходе интегратора 3 стал равным нулю в тот момент, когда .выходной ,сигнал Чд интегратора 4 станет равным сигналу Uj..Ha выходе задатчика 12,при условии, что в процессе работы фильтра выходной сигнал и интегратора 3 должен достигать максимального значени , равного выходному сигналу 0 ограничител  1, коэффициент К усилител  6 выбираетс  равным (2Uj) , если Kg-rl, то Kg (2U2) , В этом случае переходные процессы в фильт ре будут оптимальными по быстродействию при заданных ограничител  выходного сигнала 04 и его первой и и второй- Uj производных по времени .(т.е. выходного сигнала 0 интегратора 4, и выходных сигналов 0 и и ограничителей 1 и 2) . Если сигнал выходе задатTJgKsl . 12 будет меньше сигнала U 2K/li, то сигнал U на выходе интег тора 3 не достигнет максимального значени  сигнала и на выходе ot-p . ничител  1 и оптимальному процессу должно соответствовать изменени сигнала Ug интегратора 3 по треугольной диаграмме, а максимальное значение выходного сигнала U.j U;jyj, интегратора 3 определитс  из услови  , . Исход  из указанного услови  получаем, что максимальное значение выходного сигнала интегратора 3 равно: U. При .посто нном коэффициенте К усилител  6 максимальное значение выходного сигнала интегратора 3 Ш отсутствии сигнала U Q на выходе ограничител  8 будет меньше и,„ так как в момент времени когда °ди идод-ир- б ° . .KgU,O KiOib 54 ,, (aUa) ). откуда. и,, l4 lUгaAUal -U-1l2 . --VDjj4 2U - J2 U,mo при . Значение выходного сигнала U интегратора 4, при котором начнетс уменьшение выходного сигнала U интегратора 3, равно )U5aAl(iK), следовательно, врем  переходного процесса увеличитс .. При наличии сигнала Ug на выход ограничител  8 переключение фильтр произойдет в момент, когда а так как (,+(, и ,5/К , то ли Ug70. и, следовательно, переключение произойдет когда U. и /(2К.. Зад Если выходной сигнал интегратор 3 Uj достигнет своего максималь .ного значени , то выходной сигнал JUg ограничител  8 станет равным ну jik) раньше, чем выходной сигнал grf задатчика 12 станет равным сумме (выходных сигналов. Ur- +Ug усилителей 5 и 6, вследствие чего выходной сиг нал Up ограничител  8 никакого вли ни  на переходные процессы .в фильтре не окажет. Снижение выходного сигнала фильт ра. до нул  по оптимальному закону дОе стигаетс  отключением выходного сиг4нала и одзадатчика 12 путем размыка-j ни  контактов 13. Одновременно с i отключением выходного сигнала j задатчика 12-размыкаютс  контакты 1 и замыкаютс  контакты 15, что обес печивает уменьшение выходного сигна ла фильтра U по оптимальному закону при любых значени х сигнала UgoA на выходе задатчика 12, Если уменьшение выходного сигнала фильтра по ; услови м работы должноосу1цествл ть с  не до нул , а до некоторого ново го посто нного значени , то вместо размыкани  контактой- 13 ступенчато уменьшаетс  величина выходного сигнала . задатчика 12 и как и в предыдущем случае размыкаютс  контакты 14 и замыкаютс  контакты 15. Указанные выше отличительные особенности предлагаемого нелинейного фильтра позвол ют оптимизировать переходные процессы в фильтре при всех значени х входных сигналов отграничени х выходных-сигналов, а также первой и второй производных выходного сигнала фильтра по времени , что позвол ет повысить быстродействие системы управлени . Чем больше диапазон изменени  входного воздействи , темэффективнее применение предлагаемого устройства. Если U.:U , то врем  оптимального переходного процесса в фильтре , вызванного ступенчатым приложением входного воздействи  ,/и, -- : а врем  переходного,процесса в прототипе t ,j , т.е. быстродействие увеличиваетс  в ,./-Ь(птРаз, где /и № ЬУИо Если, например, , 25и.+,а 0,, 55U,то п 1+2-. 0,55-2,1 Таким образом при изменении U,, ,. - лгг; у пределах 0;, 2 быстродейЕТне фильтра увеличиваетс  в 2-3 раэа Применение предлагаемого фильтра Вприводе поворота экскаватора ЭКГ4j6 , в котором планируетс  его использование , не обеспечит оптимальноо быстродействи  во всех возможных ежимах, но за счет сокращени  вреени цикла при маневровых операци х, озвол ет повысить годовую производиельность экскаватора примерно на 1,9%.

i/wd/ ff

Claims (1)

1. НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. № 855604, отличающий с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем допол· нительно установлены третий ограничитель, два блока односторонней проводимости, переключатель и второй и третий пропорциональные усилители, причем выход задатчика соединен с первым входом первого ограничителя через переключатель, выход второго интегратора соединен с четвертым входом первого ограничителя через последовательно соединенные третий ограничитель, переключатель и параллельно соединение выходами первый и второй блоки односторонней проводимости, выход задатчика соединен с вторым входом третьего ограничителя через второй пропорциональ'ный усилитель, а выход второго интегратора соединен с третьим входом первого ограничителя через третий' пропорциональный усилитель.