SU1043593A1 - Non-linear converter for variable structure systems - Google Patents
Non-linear converter for variable structure systems Download PDFInfo
- Publication number
- SU1043593A1 SU1043593A1 SU823442127A SU3442127A SU1043593A1 SU 1043593 A1 SU1043593 A1 SU 1043593A1 SU 823442127 A SU823442127 A SU 823442127A SU 3442127 A SU3442127 A SU 3442127A SU 1043593 A1 SU1043593 A1 SU 1043593A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- signal
- input
- pass filter
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
НЕЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ, содержащий последовательно соединенные инерционный блок, сравнивающий элемент и переключаемый элемент, соединенный выходом с входом инерционного блока и с входом первого . фильтра низких частот, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, быстродействи и снижени энергопотреблени преобразовател , он содержит второй фильтр низких частот, подключенный входом к выходу переключаемого элемента, а выходом - к управл ющему входу переключаемого элемента, выполненного в виде трехпозиционного релейного элементаСО смещаемой по оси ординат линейной зоной статической характе- .... ристики.5gNONLINEAR CONVERTER FOR SYSTEMS WITH A VARIABLE STRUCTURE, containing a series-connected inertia unit, comparing the element and a switchable element, connected by an output with the input of the inertia unit and with the input of the first. low pass filter, characterized in that, in order to increase accuracy, speed and reduce power consumption of the converter, it contains a second low pass filter connected by an input to the output of the switchable element and the output to a control input of the switchable element made in the form of a three-position relay element displaced along the ordinate axis by a linear zone of static characterization .... g.
Description
соwith
С71C71
СРCP
0000
././
Изобретение относитс к самонастраивающимс системам и может быть использовано дл -систем с переменной структурой, а также дл преобразовани переменных состо ний объекта и оценки его фазовых координат. 5The invention relates to self-adjusting systems and can be used for variable structure systems, as well as for transforming object state variables and estimating its phase coordinates. five
Известны нелинейные преобразователи , содержащие двухпозииионный релейный элемент (РЭ), охваченный инерционной отрицательной обратной св зью (ООС). В зависимости от назначени jQ устройотва в качестве входов и. выходов использованы различные токИ указанного контура: в дифференцирующем устройстве выходным элементом вл етс фильтр низких частот (НЧ), 5 в нелинейном фильтре выходом устройства вл етс выход ООС Cl и С2 3.Nonlinear transducers are known that contain a two-position relay element (ER) covered by inertial negative feedback (OOS). Depending on the purpose of the jQ device as inputs and. Outputs: Different circuits of the specified circuit are used: in the differentiating device, the output element is a low-pass filter (LF), 5 in the nonlinear filter, the output of the device is the OOS output Cl and C2 3.
В указанных, а также в других аналогичных устройствах, основным средством преобразовани информации вл - етс скольз щий режим, формируемый поСигналу ошибки переключаемым элементом . Точность преобразовани информации зависит от полосы пропуска7 Ни РЭ, т.е. от степени приближени реального скольз щего режима к иде- 5 альному, определ ющему теоретически . достижимую точность. Полоса пропускани РЭ зависит от его собственных . . неидеальностей (гистерезиса, запаздывани , динамических неидеальностей), 30 которые определ ют максимально возможные частоты скольз щего режима дл каждого конкретного построени .In these, as well as in other similar devices, the main means of converting information is a sliding mode generated by an error signal by a switchable element. The accuracy of the information conversion depends on the pass band7 and the OM, i.e. from the degree of approximation of the real sliding mode to the ideal one, which theoretically determines. achievable accuracy. The bandwidth of the ER depends on its own. . nonidealities (hysteresis, retardation, dynamic nonidealities), 30 which determine the maximum possible sliding mode frequencies for each particular construction.
Однако при низких частотах сколь- . з щих режимов увеличиваетс перемен- Зэ на составл юща выходного сигнала . . на выходе фильтров, устанавливаемых после РЭ, либо требуетс увеличение их посто нных времени. Кроме того, увеличение частоты скольз щих режи- 40 мов с увеличением энергопотреблени РЭ, обусловленного динамическими потер ми при переключении.However, at low frequencies, The variable modes are increased by a variable Ze component of the output signal. . at the output of filters installed after the OM, or an increase in their constant time is required. In addition, an increase in the frequency of gliding modes with an increase in the energy consumption of an electronic element due to dynamic losses during switching.
Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс нели- 45 нейный преобразователь дл систем с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные инерционный Ъпок, сравнивающий элемент и переключаемый элемент, соединенный вы- -л ходом с входом инерционного блока и с входом первого фильтра низких частот Сз J.The closest technical solution to the invention is a non-linear transducer for variable structure systems containing inertia bpok connected in series, comparing element and switchable element connected by output to the input of the inertial unit and to the input of the first low-pass filter C3 J .
Недостатком известного устройства вл етс либо необходимость с« больших посто нных времени при филь- трации выходного сигнала РЭ при понижейных частотах скольз щего режима, либо увеличение динамических потерь при их увеличении.A disadvantage of the known device is either the need for long time constants when filtering the output signal of the operating element at low frequencies of the sliding mode, or an increase in the dynamic losses with their increase.
Цель изобретени - повышение точ- 60 нести, быстродействи и уменьшение энергопотреблени преобразова -ел .The purpose of the invention is to increase the accuracy, performance and reduction of energy consumption of the conversion.
Цель достигаетс тем,, что преобразователь содержит второй фильтр низких частот, подключенный входом The goal is achieved by the fact that the converter contains a second low-pass filter connected by the input
к выходу переключаемого элемента, а выходом - к управл ющему входу пе реключаемого элемента, выполненного в виде трехпозиционного релейного элемента со смещаемой по оси ординат линейной зоной статической, характеристики .to the output of the switchable element, and the output to the control input of the switchable element, made in the form of a three-position relay element with a linear zone shifted along the linear axis of the static, characteristic.
На фиг. 1 изображена- блок-схема .нелинейного преобразовател ;.на фиг. 2 и 3 - то же, примеры использова и изобретени соответственно в нелинейном фильтре и-блоке делени ; на фиг. 4 - статические характеристики переключаемого элемента; на фиг. 5 - пример принципиальной элект рической схемы переключаемого элемента .FIG. 1 is a block diagram of a non-linear converter; FIG. 2 and 3 are the same, examples are used and inventions respectively in a non-linear filter and a division unit; in fig. 4 - static characteristics of the switchable element; in fig. 5 is an example of an electrical circuit diagram of a switchable element.
Блок-схема (фиг.. 1-3) содержит нелинейный преобЕ азователь 1, переключаемый элемент 2, инерционный блок 3, первый фильтр 4 низких частот (ФНЧ), сравнивающий элемент 5, второй фильтр б низких частот (ФНЧ), двухпозиционный релейный элемент 7 (РЭ). .. На фиг. 4 обозначено входной 5 и выходной и сигналы переключаемо- го элемента 2, релейные участки а и Ь характеристик., смещаемую линей- ную-зону с статической характеристики , сигнал управлени Uyrip.The block diagram (Figs. 1-3) contains a non-linear converter 1, switchable element 2, inertial unit 3, first low-pass filter 4 (LPF), comparing element 5, second low-pass filter b (LPF), a two-stage relay element 7 (OM). .. FIG. 4 denotes the input 5 and output and the signals of the switching element 2, the relay sections a and b of the characteristics., The displaceable linear-zone with the static characteristic, the control signal Uyrip.
Переключаемый элемент содержит (фиг. 5) операционный усилитель(ОУ)8 цепь автокоммутируемой ООС 9, резисторы 10-15, коммутирующий- элемент .16 и инвертор 17. . . .The switchable element contains (Fig. 5) an operational amplifier (OU) 8 a circuit of an auto-switched OOS 9, resistors 10-15, a switching element - .16 and an inverter 17.. . .
Схема, представленна на фиг. 3,. отличаетс от схем (фиг. 1 и 2) наличием двухпозиционного РЭ 7, включенного последовательно между элементами 2 и 3. Так как устройство (фиг. 3) осуществл ет операцию делени (т.е. Z i х/у), управл ющий вход РЭ 7 вл етс входом сигнала у,The circuit shown in FIG. 3, differs from the diagrams (figs. 1 and 2) by the presence of a two-position electronic device 7 connected in series between elements 2 and 3. As the device (fig. 3) performs the operation of dividing (i.e., Z i x / y), the control input RE 7 is the input of signal y,
Переключаемь1й элемент (фиг, 5) представл ет собой ОУ 8, охваченный автокоммутируемой .(через коммутирующий элемент 16) ООС 9 и резисторы 10 и 11. Выход коммутирующего элемента , который при использовании диодов вл етс одновременно его управл ющим входом, соединен через делитель (резисторы 13 и 14) с неинвертирующим входом ОУ 8 и Через резистор 15 с входом управлени переключаемого элемента 2, а выход ОУ 8 соединен через инвертор 17 с, выходом переключаемого элемента 2.The switchable element (FIG. 5) is an op-amp 8 covered by an auto-switched (via switching element 16) OOS 9 and resistors 10 and 11. The output of the switching element, which when used by diodes is simultaneously its control input, is connected through a divider ( resistors 13 and 14) with a non-inverting input of the OA 8 and through a resistor 15 with the control input of the switching element 2, and the output of the OA 8 is connected via an inverter 17 s, the output of the switching element 2.
Принцип действи переключаемого элемента 2.The principle of the switchable element 2.
рперационным усилителем 8, охваченн лм автоко мутируемой ООС 9, формируетс релейный сигнал, если (фиг. 4), где 5 - посто нна величина , и линейиый сигнал если ISK S., Сигнал и формируетс релейным, если.. коммутируквдий элемент 16 пропускает сигнал (один из диодов открыт), т.е. разрываетс цепь ООС и переключаемый элемент 2 становитс компаратором напр жени . Уровень срабатывани I(величина S) зависит от соотношени резисторов 10 и 12 и от величины сиг нала на выходе элемента 16, Причем уровень срабатывани ; не зависит от величины управл ющего напр жени , jpp, так как оно подаетс одновремеино через соответствующий делитель напр жени (резисторы 13 и 14) на неинвертирующий вход ОУ 8. Величиной напр жени Uynp определ етс смещение непрерывной статической характеристики с внутри зоны нечувствительности, определ емой tioi- ложением релейных участков ot и Ъ .ха рактеристики и f (S, и Резистор 15 служит дл -формировани небольшой положительной образной св зи, способствующей ускоренному, пере ходу с участка с на участки d и Ъ статической характеристики. . Оператор преобразовани входного сигнала S переключаемого элемента 2 в его выходной сигнал имеет вид . О, при S : 5 , упр Kj, при IS I д, при S 5, - величина зоны нечувствитель ности релейной характеристики элемента 2 (фиг. 4)} UQ - амплитуда релейного сигнала определ ема уровн ми насыщени звена 9; статический коэффициент передачи линейной характеристики/ коэффициент передачи по тракту управлени (коэффициент усилени сигнала Uynp). Нелинейный преобразователь работает следующим образом. Если S -0, т.е. в качестве переключаемого элемента используетс двухпозиционный РЭ, и не требуетс применени звена б, устройство (фиг. 1) представл ет собой известное , например С1,и Сз, дифференцирующее устройство. Принцип дйй- . стви его основан на том, что при выполнении «условий скольз щего режима 1Im § 0{ 1im S О, S , величина S близка.к нулю. Выходной сигнал интегратора 3 близок по величине к сигналу X, т.е. . Следовательно , посто нна составл юща (0,8- по терминологии известного ЗЗ релейного Сигнала U близка .к сигиа- лу X. В идеальном скольз щем режиме Пт Z .- X (при ), г «а S -Si .л., Если переключаемый элемент 2 имеет- статическую характеристику (фиг. 4), то скольз щий режим может возникнуть, если выполнены .услови а) Urn S О, Пт S о; S . 5) j ,. ; где S и S - положение релейных участков « и Ъ характеристики U.« f (S, и,,пр). Иначе говор , при вьтолнении соответствующих условий может возникнуть скольз щий режим как на участке с , так и на участке Ъ релейной характ еристийи. Например, в некоторый момент t, при котором выходные сигналы звеньев 3, 4 и б (фиг.. 1) равны нулю, на вход преобразовател начинает поступать сигнал вида X -, et, где t - посто нна величина (f UQ), При достижении сигналом х границы S. статической характеристики и f (S, U.,rtp), В контуре их элементов 2-3-5 (фиг.5) возникает скольз щий режим, при кртором § -0-, S - X - ( v и, следовательно, и - « В (фиг. 4б). На выходе устройства по вл етс сигнал. где Д.(р) - переменна составл юща сигнала, амплитуда которой зависит от посто нной времени Т звена 4, от частоты изменени сигнала U и от его амплитуды А (фиг. 4б) . По мере увеличени сигнала амплитуда А .колебаний сигнала U уменьшаетс за счет смещени участка с статической характеристики к значению (фиг. 46). При А & }Q U&K8 ьз щий режим прекращаетс и сигнал S начинает уменьшатьс ( при ,), т.е. рабоча точка контура 2-3-5 определ етс лийейной характеристикой. В этом случае исчезает переменна составл юща сигнала и, который имеет вид - , - Ki :; и « При соответствующем выборе величин К и Т легко добитьс , чтобы и i X J. При этом выходной сигнал z имеет Тр Т 1 т.е. в -установившемс сигнале отсутствует переменна составл юща , а в переходных режимах она меньше, чем в известных схемах. При этом, в св зи с уменьшением.уровн пульсаций сигнала можно уменьшить посто нную времени фильтра НЧ 4 . Это объ сн етс тем, что амплитуда (соответствующа двойной амплитуде сигналаU) всегда меньше двойной амплитуды сигнала двухпозиционного РЭ, т.е. А 2U, Следует отметить, что частота колебаний сигнала U мало зависит от величины U0J так как перва в основном определ етс динамическими воз .можност ми РЭ и не удаетс ее сущест венно увеличить в цел х уменьшени пульсаций сигнала -z за счет увеличени уЬовН насыщени РЭ (сигнала U Если в процессе проектировани схемы оказываетс , что посто нные времени Т и С (звень 4 и 6) близки по величине, в качестве сигнала Uypp можно использовать выходной сиг в этом случае нал Z , т.е. и фильтр НЧ б не требуетс , а управл ющий вход переключаемого элемента непосредственно св зан с выходом уст ройства, Все приведенные рассуждени полностью относ тс к схемам, приведенным на фиг; 2 и 3 с учетом следующих уточнений.With a power amplifier 8, covered by an auto-mutable OOS 9 lm, a relay signal is generated if (Fig. 4), where 5 is a constant value, and a line signal if ISK S. A signal is formed by a relay if .. switching element 16 passes the signal (one of the diodes is open), i.e. the OOS circuit is broken and switchable element 2 becomes a voltage comparator. The trigger level I (S value) depends on the ratio of resistors 10 and 12 and on the magnitude of the signal at the output of element 16, moreover, the trigger level; does not depend on the magnitude of the control voltage, jpp, since it is fed simultaneously through the appropriate voltage divider (resistors 13 and 14) to the non-inverting input of the OU 8. The magnitude of the voltage Uynp determines the displacement of the static static characteristic from within the dead zone defined by tioi positioning the relay sections ot and b. x characteristics and f (S, and Resistor 15) is used to form a small positive pattern that contributes to the accelerated transition from section c to sections d and b of the static characteristic. The converter for converting the input signal S of the switchable element 2 into its output signal is: O, with S: 5, control Kj, with IS I d, with S 5, is the dead zone of the relay characteristic of element 2 (Fig. 4)} UQ - amplitude of the relay signal determined by the saturation levels of link 9; static coefficient of transfer of the linear characteristic / coefficient of transmission over the control path (signal gain Uynp). Nonlinear Converter works as follows. If S is 0, i.e. as a switchable element, a two-position re is used, and the use of link b is not required; the device (Fig. 1) is a differentiating device known as C1 and Cz. Principle dy-. This is based on the fact that, if the conditions of the sliding regime are 1Im § 0 {1im S O, S, the value of S is close to zero. The output signal of the integrator 3 is close in magnitude to the signal X, i.e. . Consequently, the constant component (0.8 - in the terminology of the known ZZ relay signal U is close. To the sigial X. In an ideal sliding mode, Fri Z.-X (with), g "and S -Si. If the switchable element 2 has a static characteristic (Fig. 4), then the sliding mode can occur if conditions are met: a) Urn S O, S S o; S. 5) j,. ; where S and S are the positions of the relay sections “and b are the characteristics of U.“ f (S, u ,, sp). In other words, if the corresponding conditions are fulfilled, a sliding mode can arise both at section c and at section b of the relay characteristic. For example, at some moment t, at which the output signals of links 3, 4 and b (Fig. 1) are equal to zero, a signal of the form X -, et begins to be input to the converter, where t is a constant value (f UQ), When when the signal x reaches the border S. static characteristic and f (S, U., rtp), in the contour of their elements 2-3-5 (figure 5) a sliding mode arises, with a slope § -0-, S - X - ( v and, therefore, and - "B (Fig. 4b). A signal appears at the output of the device. Where D. (p) is the variable component of the signal, the amplitude of which depends on the constant time T of the link 4, on the frequency of change U and from its amplitude A (Fig. 4b). As the signal increases, the amplitude A of the signal oscillations U decreases due to the shift of the section from the static characteristic to the value (Fig. 46). At А &} Q U & K8 the mode stops and the signal S begins to decrease (as,), i.e. the operating point of the circuit 2-3-5 is determined by the linear characteristic, in which case the variable component of the signal disappears and, which has the form -, - Ki:; and "With an appropriate choice of K and T values, it is easy to achieve that i X J. At the same time, the output signal z has Tp T 1, i.e. in the -stable signal there is no variable component, and in transient modes it is less than in known circuits. In this case, in connection with a decrease in the level of the signal ripple, the time constant of the low-pass filter 4 can be reduced. This is due to the fact that the amplitude (corresponding to the double amplitude of the signal U) is always less than the double amplitude of the signal of the two-position electronic device, i.e. A 2U. It should be noted that the frequency of oscillations of the signal U depends little on the magnitude of U0J, since the first is mainly determined by the dynamic capabilities of the OM and it cannot be significantly increased in order to reduce the signal pulsations -z due to an increase in the UV saturation of the OM (signal U If during the design of the circuit it turns out that the time constants T and C (links 4 and 6) are close in magnitude, you can use the output sig in this case, Z, as the Uypp signal, i.e. required, and the control input of the switchable element is not osredstvenno coupled to yield tron devices, all above arguments fully refer to the diagrams in Figures 2 and 3, with the following refinements.
.J.J
9Ve.2 При возникновений скольз щегоре сима в нелинейном фильтре (фиг. 2) Ug ST либо Uj . -S, (x-o;oJt.| . Следовательно, U U, т.е. низкочастотный сигнал x мало искажаетс фильтром. В блоке делени : (фиг.-3) , математическое описание, которого в целом дано в известном СзЛ, .всегда существует скольз щий режим, формируемый РЭ 7, в переходных режимах - переключаемым элементом 2.. В установившемс режиме сигнал 1Г дл обеспечени переключени РЭ 7 должен быть близок к нулю, поэтому, чтобы обеспечить близость к нулю сигнала S,. коэ.ффициент К звена 4 должен быть больше 1. Из приведенного опис.ани следует, что нелинейный преобразователь дл СПС обеспечивает по сравнению с известными более высокую точность преобразовани (за счет уменьшени пульсаций сигнала U), повышенное бысЛ-родействие (за счет уменьшени инерционности первого фильтра НЧ), . пониженное энергопотребление (за счет уменьшени динамических потерь в переключаемом элементе). Кроме того, предлагаемое устройство вл етс. источником помех меньшей интенсивности (за счет уменьшени амплитуды сигнала и) посравнению с известными. Переключаемый элемент при его использовании в. указанных устройствах имеет меньшую пульсацию выходного напр жени .. . 9Ve.2 When the occurrence of a glide sim is in a nonlinear filter (Fig. 2), Ug ST or Uj. -S, (xo; oJt. |. Consequently, UU, i.e., the low-frequency signal x is little distorted by the filter. In the division block: (Fig. -3), the mathematical description, which is generally given in the well known SzL, always exists Sliding mode, formed by RE 7, in transient modes - switchable element 2 .. In steady-state mode, signal 1Г to ensure switching of RE 7 should be close to zero, therefore, to ensure that signal S is close to zero, the K-factor 4 must be greater than 1. From the description given, it follows that the nonlinear converter for ATP provides compared with the known higher accuracy of conversion (due to the reduction of the ripple signal U), increased fast-response (due to the decrease of the inertia of the first low-pass filter), lower power consumption (due to the reduction of dynamic losses in the switchable element). In addition, the proposed The device is a source of interference of lower intensity (due to a decrease in the amplitude of the signal and) in comparison with the known ones. Switch item when used in. These devices have a lower ripple output voltage.
«)Uyfip O“) Uyfip O
S)S)
Фиг.FIG.
us.S i/us.S i /
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823442127A SU1043593A1 (en) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Non-linear converter for variable structure systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823442127A SU1043593A1 (en) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Non-linear converter for variable structure systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1043593A1 true SU1043593A1 (en) | 1983-09-23 |
Family
ID=21013084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823442127A SU1043593A1 (en) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Non-linear converter for variable structure systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1043593A1 (en) |
-
1982
- 1982-05-24 SU SU823442127A patent/SU1043593A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Теори систем с переменой . структурой. Под ред. С. В. Емель нова. М., Наука, 1970; с. 449, 496. 2.Авторское свидетельство СССР 532864, кл. G 06 G 7/18, 1974. 3.Измерение, контроль, автоматиэаци . - Сб. статей, М., ЦНИИТЭИП, 1981, 1, с. 27 (прототип). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4963945A (en) | Band rejection filtering arrangement | |
SU1043593A1 (en) | Non-linear converter for variable structure systems | |
US4099134A (en) | Amplifier with controllable transmission factor and switchable control characteristic | |
IL45228A (en) | Loop filter for delta modulator | |
US4034308A (en) | Amplifier with controllable transmission factor and switchable control characteristic | |
US4059751A (en) | Logic controlled integrator | |
SU1734215A1 (en) | Noise suppression adaptive device | |
SU1091305A1 (en) | Device for automatic control of power of signal | |
JPH0413855Y2 (en) | ||
SU1725208A1 (en) | Controlled current source | |
CA1067589A (en) | Tracking oscillator and use of the same in a frequency to voltage converter | |
RU2002368C1 (en) | Device for protection against intermodulation noises | |
SU1270872A1 (en) | Switch-type power amplifier | |
SU584284A1 (en) | Non-linear correcting device for variable-structure automatic control systems | |
SU936105A1 (en) | High-speed microwave change-over switch | |
SU766025A1 (en) | Krolev's device for automatic tuning of frequency | |
SU1211688A1 (en) | Control system | |
SU1043592A1 (en) | Relay converter for variable structure systems | |
SU1335927A1 (en) | Relay control device | |
SU1062839A1 (en) | Self-adjusting rejection filter | |
SU1167578A1 (en) | Control system | |
SU568145A1 (en) | Amplitude modulator | |
US4536871A (en) | Signal detector apparatus | |
SU930238A2 (en) | Touch-free dc servo system | |
SU1480092A1 (en) | High-frequency signal amplifier |