SU1161916A1 - Управл ющее устройство - Google Patents

Abstract

УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее в каждом канале управлени  последовательно соединенные блок управлени  и исполнительный орган, первое и второе корректирующее звень , сумматор и датчик регулируемой координаты, подключенный входом к выходу исполнительного органа, а выходом - к первому входу сумматора, соединенного выходом с входами первого и второго корректирующих звеньев и с первым входом, блока управлени , присоединенного вторым входом к выходу:второго корректирующего звена первого смежного канала, а третьим входом - к выходу первого корректирующего звена второго смежного канала, отличающеес  тем, что, с целью, повышени  точности устройства, оно содержит в каждом канале полосовой фильтр и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, регул тор самонастройки и широтно-импульсНЫЙ модул тор, выход которого ПОДКЛЮ чен к управл ющим входам первого корректирующего данного канала и второго корректирующего звена перво (Л го смежного канала, вход полосового фильтра соединен с выходом датчика регулируемой координаты, а выход с первьм входом фазового дискриминатора , ко второму входу которого подключен выход полосового фильтра первого смежного канала. 9 9

Description

11

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и может быть использовано в системах управлени  технологическими процессами, в многокоординатных системах наведени  оптических приборов, в системах управлени  подвижными объектами, при управлении высокоточными многодвигательными приводами.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство , содержащее в каждом канале управлени  последовательно соединенные блок управлени  и исполнительный орган, первое и второе корректирующие звень , сумматор и датчик регулируемой координаты, подключенный входом к вьгходу исполнительного органа, а выходом - к первому входу сумматор соединенного выходом с входами перво-, го и второго корректирующих звеньев с первым входом блока управлени , прсоединенного вторым входом к выходу второго корректирующего звена первого смежного канала, а третьим входом к выходу первого корректирующего зве на второго смежного канала l .

Однако параметры корректирующих звеньев устройства определены исход  из конкретного режима работы системы. При его изменении, например при вариаци х нагрузки, система начинает работать несинхронно, так как услови  компенсации нарушаютс . Снижение точности компенсации ведет к снижению точности стабилизации напр жени  и распределени  реактивных oщнocтeй генераторов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности компенсации взаимосв зей каналов управлени  многосв зной системы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее в каждом канале управлени  последовательно соединенные блок управлени  и исполнительный орган, первое и второе корректирующие звень , сумматор и датчик регулируемой координаты, подключенный входом к выходу исполнительного органа, а выходом - к первому входу сумматора, ко второму входу сумматора подключено задающее воздействие, выход сумматора соединен с входами первого и второго корректирующих звеньев и с первым входом блока управлени , который присоединен вторым входом к выходу второг

корректирующего звена первого смежного канала, а третьим входом - к выходу первого корректирующего звена второго смежного канала, содержит в каждом канале полосовой фильтр и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, регул тор самонастройки и широтно-имиульсный модул тор, выход которого подключен к управл ющим входам первого корректирующего звена данного канала и второго корректирующего звена первого смежного канала управлени , вход полосового фильтра соединен с выходом датчика регулируемой координаты, а выход - с первым входом фазового дискриминатора, к второму входу фазового дискриминатора подключен выход полосового фильтра первого смежного канала.

На фиг.1изображена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - функциональна  схема блока управлени ; на фиг.З - амплитудные и фазовые частотные характеристики соотношени  передаточных функций регулируемых координат смежных каналов управлени  к сигналам внешних возмусцений, действующих в одном из этих каналов, при изменени х передаточных функций взаимосв зей этих каналов и при отсутствии таких изменений; на фиг.4 - характеристики , отражающие зависимости рассогласовани  фаз между регулируемыми координатами смежных каналов управлени  от изменени  передаточных функций взаимосв зей этих каналов при различных значени х частот регул рных составл ющих возмущений на фиг.З - схема широтно-импульсного модул тора, на фиг.6 - схема полосового фильтра; на фиг.7 - схема фазового дискриминатора; на фиг.8 - схе ма корректирующего звена.

Устройство (фиг.1) содержит в каждом канале 1 последовательно соединенные исполнительный орган 2 и блок 3 управлени . Выход исполнительного органа 2 через датчик 4 peгулируемой координаты соединен с первым входом сумматора 5 и входом полосового фи11ьтра 6. Ко второму входу сумматора 5 подаетс  задающее воздействие. Выход сумматора 5 соединен с первым входом блока 3 управлени  и с входами первого и второго корректирующих звеньев 7 и 7 . Ко второму и третьему входам блока 3 управлени  подсоединены соответственно выходы второго корректирующег звена 7 первого смежного канала 1 и первого корректирующего звена второго смежного канала l, а выходы корректирующих звеньев 7 и 7 канала 1 соединены соответственно с третьим входом блока 3 управлени  и вторым входом блока 3 управ лени  первого 1 и второго 1 смежны ему каналов. Выходы полосовых фильт ров 6 канала 1 и 6 первого смежного ему канала 1подаютс  соответственно на первый и второй входы фазового дискриминатора 8. Выход фазового дискриминатора 8 соединен входом регул тора 9 самонастройки, выход которого подан на вход широтн импульсного модул тора Ю, а выход последнего подключен к управл ющим g входам корректирующих звеньев 7 и 7, На второй и третий входы исполнительного органа 2 канала 1 управлени  подаютс  сигналы с выходов испол нительных органов 2 и 2 смежных к налов l и l. Блок 3 управлени  каждого канала (фиг,2) Содержит последовательно соединенные регул тор 11, сумматор 12 и регул торы 13 внутренних контуров управлени  данного канала. Устройство компенсации взаимосв зей работает следующим образом, В каждом канале 1 регулируема  ко ордината с выхода исполнительного органа 2 измер етс  датчиком А (фиг.О, Полученный сигнал измерени  подаетс  на сумматор 5, определ ю1ЦИЙ отклонение регулируемой координаты . Блок 3 управлени  (фиг.2) и корректирующие звень  7 и 7 формируют закон управлени  регулируемой координаты канала 1 по ее отклонению и по отклонени м регулируемых координат смежных с данным каналом управлени  l и l , т.е. иг р;1Ч-ч И и-,141-гУз;.,и + Мк;мИ и-Чг1мЬ где Wp - передаточна  функци  регул тора 1 -го канала управлени ; .,,W. передаточные Функции второ го и первого корректирующих звеньев («-гО-го и (+1)-го каналов управлени . 164 и - управление регулируемой Й,;,У5;.,.Ч,;м «о°рда °й у;; У ;i4i-i,4,4, заданные значени  регулируемых координат и регулируемые координаты 1 -го, (i-l)-ro, (i+1)-ro каналов управлени , И - число каналов управлени , ,П . Передаточные функции корректирующих звеньев 7 выбирают таким образом , чтобы они компенсировали внутренние взаимосв зи объекта управлени  Wji, uetiWK; д:ji -p JO формированный сигнал управлени  с ыхода блока 3 управлени  поступает а исполнительный орган 2, Изменение параметров взаимосв зей бъекта управлени  приводит к наруению точности компенсации взаимов зей системы, что характеризуетс  ередаточной функцией взаимосв зи ежду регулируемыми координатами межных каналов управлени  при дейтвии внешнего возмущени  на один з каналов управлени  )vfcWe,- (3 4; 1. деМУ,-,;,, передаточна  функци  между регулируемыми координатами (1 + 1)-й и -и при действии внешнего возмущени  на i -и канал управлени ; ibW,U, передаточные функции, учитывакмцие малые некомпенсируемые посто нные времени i -го и (+t)-ro каналов управлени } передаточные функции ха , рактеризующие исполнитель-ный орган и регул тор (+1)-го канала управле ij; - передаточна  функци  t го корректирующего эвена i Wg;передаточна  функци , характеризующа  иэменени  вза осв зк между i-M и ()-м каналами. Амплитудные и фазовые частотные арактеристики передаточной функции , различных значени х 4 Wg при- недены на фиг.З, где показано, что отклонение параметров взаимосв зей приводит к ограничению уровн  фильтрации возмущений между смежными каналами управлени  и что это приводит к изменению величины и зна фазь передаточной функции W (см. фиг.4). Дл  реализации контура самонастройки параметров корректирующих звеньев, компенсирующих взаимосв зи системы, в каждом канале 1 сигна с выхода 4 регулируемой координаты проходит через полосовой фильтр 6, которьй имеет передаточную функцию, вида ИТрфр- (4) где Tpqj - посто нна  рремени полосо вого фильтра; об, Н - коэффициенты, учитывающие усиление и заданную полосу пропускани  со полосового фильтра. Выбор полосы пропускани  фильтра обусловлен следующим. Из анализа приведенных соотношений (1), (2), (3) и графиков (фиг.З и 4) устанавливаетс , что точность компенсации взаимосв зей каналов будет тем ше, чем ниже значение G) , так -как при этом повышаетс  чувствительност фазы соотношени  (3) к отклонени м . параметров взаимосв зей, определ ема  дифференциалом-.уЛ. Но с другой стороны динамические Отклонени  регулируемых координат в функционирующей системе, возбужденной возмуща ющими воздействи ми, могут практически отсутствовать на очень близких частотах. Поэтому задание частоты СО определ етс  минимальными значени ми в полосе частот, действу ющих на систему возмущений. АвТоматическа  настройка системы по низко частотным составл ющим регулируемых координат одновременно соответствует и оптимальной фильтрации возмущений между каналами в широком спек ре воздействий. Сигналы с выходов полосовьпс фильтров 6 и 6 смежных каналов подаетс  на фазовый дискриминатор 8, который определ ет изменение фазово го сдвига Лср; между низкочастотными Составл ющими значений регулируемых координат смежных каналов управлени . Явл ющийс  интегратором регул тор 9 самонастройки преобразует сигнал , пропорциональный изменению фазового сдвига йЦ) , в управл ющий сигнал контура самонастройки, характеризующий изменение коэффициентов усилени  взаимосв зей объекта управлени . Широтно-импульсный модул тор 10 обеспечивает высокую точность модул ции управл ющего сигнала . Полученный сигнал подаетс  на электронные ключи корректирующих -7 т II звеньев / и / , что позвол ет осуществить автоматическую поднастройку параметров корректирующих звеньев таким образом, чтобы они соответствовали взаимосв з м объекта управлени , тогда iVi/g- 0, при этом условии uCf 0. При использовании предлагаемого способа компенсации взаимосв зей системы исключаетс  возникновение предельных циклов колебаний между каналами, так как управление производитс  по малым отклонени м параметров взаимосв зей системы. Блоки,полосовых фильтров 6, широтно-импульсных модул торов 10, фазовых дискриминаторов 8 и корректирующих звеньев 7 имеют стандартное исполнение и могут быть реализованы следующим образом. Наиболее проста  . схема полосового фильтра 6, собранного на одном операционном усилителе (ОУ), приведена на фиг.6. На фиг.5 показана принципиальна  схема широтно-импульсного модул тора, собранного на двух операционных усилител х . Фазовьй дискриминатор содержит два триггера Т1 и Т2, семь элементов задержки Э31-Э37, п ть элементов пам ти ЭГ11-ЭП5 с электронными ключами К9-К13, интегратор и сумматор соответственно на операционных усилител х ОУ1 и 072; блок инвертировани  знака сигнала (операционный усилитель ОУЗ с двум  мостовыми ключевыми схемами К1-К4 и К5-К8 на входе). Ключи К1-К13, коммутирующие аналоговые сигналы, выполн ютс  на полевых транзисторах. Элементы задержки Э31Э37 реализуют последовательное (от входа к выходу) замыкание ключей дл  исключени  динамической погрешности элементов пам ти и мостовых ключевых схем в дискриминаторе (фиг,7). Схема реализации передаточной функции корректирующего звена приведена на фиг.8. Она собрана на двух операционных усилител х. Перенастройку коэффициента передачи корректирующего звена обеспечивает электронный ключ на входе звена, дл  управлени  которым подаетс  сигнал с выхода широтноимпульсного модул тора. Ожидаемый экономический эффект от использовани  изобретени  в лентопрот жном механизме состоит в том, что при повышении точности компенса11 6 ции взаимосв зи каналов управлени  нат жением с каналом управлени  скоростью ведущего валика снижаютс  требовани  к точности изготовлени  механических элементов тракта (валиков , катушек, подшипников) и снижаетс  стоимость изготовлени  механизма. Повышение стоимости системы управлени  за счет применени  дополнительной платы с блоками контура самонастройки: полосовых фи.пьтров, фазовых дискриминаторов, регул торов самонастройки и широтно-импульсных модул торов , оказьшаетс  значительно меньше.

«

К Вавку Ч

Igo}

аг.

О

2i 2S П Л

г/

Фиг.5

ивх

оЧГЭ Л 6fiOKt/6

ff/77 блока 10

Piii.S HF . )( дл1 J/75f J5

Claims (1)

1. УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее в каждом канале управления последовательно соединенные блок управления и исполнительный орган, первое и второе корректирующее звенья, сумматор и датчик регулируемой координаты, подключенный входом к выходу исполнительного органа, а выходом - к первому входу сумматора, соединенного выходом с входами первого и второго корректи рующих звеньев и с первым входом, блока управления, присоединенного вторым входом к выходу:второго корректирующего эвена первого смежного канала, а третьим входом - к выходу первого корректирующего звена второго смежного канала, отличающееся тем, что, с целью, повышения точности устройства, оно содержит в каждом канале полосовой фильтр и последовательно соединенные фазовый дискриминатор, регулятор самонастройки и широтно-импульсный модулятор, выход которого подклю* чен к управляющим входам первого корректирующего звена данного канала и второго корректирующего эвена первого смежного канала, вход полосового фильтра соединен с выходом датчика регулируемой координаты, а выход с первьм входом фазового дискриминатора, ко второму входу которого подключен выход полосового фильтра первого смежного канала.