SU1166060A1

SU1166060A1 - Regulator

Info

Publication number: SU1166060A1
Application number: SU833563912A
Authority: SU
Inventors: Виктор Геннадьевич Белюшин; Владимир Никандрович Баранов; Зинаида Израильевна Зугман
Original assignee: Предприятие П/Я В-8759
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1985-07-07

Abstract

РЕГУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные инерционный блок и первый сумматор, и последовательно соединенные измеритель рассогласовани , дифференциатор и блок формировани функции переключени , соединенный вторым входом с выходом измерител рассогласовани , а выходом через логический блок - с управл ющим входом переключател , соединенного выходом с входом первого пропорциональ .ного блока, отличающийс (тем, что, с целью повышени точности регул тора, в нем дополнительно установлены генератор переменного напр жени , первый и второй блоки умножени , второй пропорциональный блок и второй сумматор, соединённый входами с выходами соответственно измерител рассогласовани и дифференциатора, а выходы с сигнальным входом переключател , вторым входом логического блока 1и аторым входом первого сумматора, соединенного выходом с первым входом первого блока умножени , подключенного вторы входом к первому выходу генератора переменного напр жени , а выходом - к третьему (Л входу блока формировани функции переключе 1и , подключенного четверс тый входом к выходу второго блока умножени , соединенного первым входом с выходом измерител рассогласовани , а вторым входом через второй пропорциональный блок Од с вторым, выходом генератора переОд менного напр жени , выход переклю чател соединен с входом ийерционного блока. ОдA REGULATOR containing a series-connected inertial unit and a first adder, and a series-connected error meter, a differentiator and a switch function generation unit connected by a second input to the output of the error meter, and output through a logic unit to the control input of the switch connected to the input of the first proportional unit, characterized by the fact that, in order to improve the accuracy of the controller, it additionally has an alternating voltage generator, the second and second multiplication blocks, the second proportional block and the second adder connected by inputs to the outputs of the error meter and the differentiator, respectively, and the outputs to the signal input of the switch, the second input of the logic block 1 and the left input of the first adder connected to the output of the first input of the first multiplication unit connected the second is input to the first output of the alternating voltage generator, and the output to the third (L input of the forming unit of the function switch 1i, connected by the fourth input to the output of the second multiplication unit, connected by the first input with the output of the error meter, and the second input through the second proportional unit Od with the second, output of the alternating voltage generator, the output of the switch is connected to the input of the aerial unit. Od

Description

Изобретение относитс к авиационной технике и может быть примененено при управлении, например, газо турбинньии двигател ми. Целью изобретени вл етс повышение точности регул тора, На фиг,1 представлена структурна схема регул тора} на фиг,2 - эпюры переходньпс процессов в известном регул торе при различных начальных значени х сигнала рассогласовани представлены на фиг,3 - эпюры пере ходных процессов в регул торе при различных начальных значени х сигна ла рассогласовани ; на фиг,4 - вли ние величины и знака сигнала рассогласовани на продолжительность переключени коэффициентов регул тора;на фиг. 5 - вли ние помехи на входе в регу л тор на его установившемс режиме. Регул тор содержит второй суммагор 1, переключатель 2, первый пропорциональный блок 3, дифференциатор 4, масштабирующий элемент 5, блок 6 формировани функции переключени , логический блок 7, масштабирующие элементы 8 и 9, инерционный блок 10, первый сумматор 11, масштабирующий элемент 12, первый блок 13 умножени , генератор 14 опеременного напр жени , второй пропорциональный блок 15, второй блок 1б умножени , масштабирующие элемен ты 17 и 18, ключ 19, суммирующий элемент 20, перемножитель 21, сигну реле 22, суммирующие элементы 23-25 инерционный элемент 26, измеритель 27 сигнала рассогласовани . На,чертежах прин ты следующие обозначени : Х-сигнал рассогласова,ни т,е, выходной сигнал измерител 27 рассогласовани , -производна сигнала рассогласовани , т,е. выходной сигнал дифференциатора 4i Х+аХ-выхо ной сигнал второго сумматора 1,VCX+aX ) - выходной сигнал переключа тел ; и - выходной сигнал регул тор т,е, выходной сигнал пропорционального блока 3, сХ- выходной сигнал масштабирующего элемента 5; if- выходной сигнал первого сумматора 11, (Tsin 3wt - выходной сигнал первого блока 13 умножени ; K-sinUt - выхо ной сигнал второго пропорциональног блока 15; Ц1 - коэффициент усилени переключател 2; Х, Xj, Х,- первое второе и третье начгшьные значени сигнала рассогласовани X. В состав второго сумматора 1 вход т масштабирующий и суммирующий элементы 3 и 23, В состав переключате л 2 вход т масштабирующие элементы 17 и 18, ключ 19 и суммирующий элемент 20, в состав блока формировани функции переключени вход т масштабирующий и суммирующий элементы соответственно 5 и 24, В состав инерционного блока 10 вход т масштабирующий 9 и инерционный 26 элементы, В состав первого сумматора 11 вход т масштабирующий 12 и суммирующий 25 элементы, В состав логического блока 7 вход т перемножитель 21 и сигнум-реле 22, Регул тор работает следующим образом . На выходе измерител 27 рассогласовани формируетс сигнал рассогласовани X, который поступает на один из входов второго сумматора 1, вторые входы блока 6 формировани функции переключени и второго блока 16 умножени и на вход дифференциатора 4. С выхода дифференциатора 4 сигнал X, пропорциональньй первой производной сигнала рассогласовани X, поступает на входы масштабирующих элементов 5 и 8, Сигнал сХ с выхода масштабирующего элемента 5 подаетс на первый вход блока 6 формировани функции переключени , а сигнал аХ с выхода масштабирующего элемента 8 на вход суммирующего элемента 23, где суммируетс с сигналом рассогласовани X, Полученный на выходе второго сумматора 1 сигнал Х+аХ подаетс на сигнальный врсод переключател 2 (в примере конкретного выполнени переключател 2 - на входы масштабирующих элементов 17 и 18), на второй вход логического блока 7 (в примере выполнени логического блока 7 - на один из входов перемножител 21) и на вход масштабирующего элемента 12, откуда усиленньй в раз поступает на один из входов суммирующего элемента 25, Переключатель 2 в зависимости от сигнала, поступающего на его управл ющий вход с выхода логического блока 7, имеет различные значени коэффициента усилени М, В примере выполнени переключател 2 в зависимости от состо ни управл емого ключа 19 - замкнут или разомкнут - на вход суммирующего элемента 20 поступают сигналы с выходов масштабирующих элементов 17 и 18, коэффициенты усилени которых равны соответственно oL и (), либо сигнал только с выхода масшта . бирующего элемента 17. Соответствен но коэффициент усилени V переключател 2 принимает значени - Та1- -() если ключ 19 замкн о1. если ключ 19 разом Сигнал (Х+аХ) с выхода переключател 2 (в примере - с выхода суммирующего элемента 20) подаетс на выходы пропорционального блока и масштабирук)щего элемента 9. Выходной сигнал масштабирующего элемента 9, равный К У(Х+аХ), где коэффициент усилени усилител 9, подаетс на вход инерционного элемента 10 с передаточной функцией W,(P) ;., . , где Т - посто нна времени инерционного элемента 10. В результате на выходе инерционного элемента Ю формируютс сигнал К V(X+aX) Этот сигнал подаетс на второй вход суммирующего элемента 25,где суммируетс с сигналом К(Х+аХ), поступившим с выхода масштабирующего элемента 12. Сформированный в сумматоре 11 сигнал обрат . К (Х+а)) .. f . НОИ св зи с/ - . .-К.(Х+аХ) даетс на вход (первый) первого бло ка 13 умножени . На второй вход пер вого блока 13 умножени поступает сигнал sin 3u)t, сформированный на первом выходе генератора 14 перемен ного напр жени , который перемножаетс в первом блоке 13 умножени с сигналом обратной св зи (f. Результирующий сигнал подаетс на третий вход блока 6.формировани функции переключени . Сформированный на втором выходе переменного генератора 14 сигнал sin u)t подаетс на вход второго пропорционального блока 15, с выхода которого усиленный в К раз поступает во второй блок 16 умножени , где перемножаетс с сигналом рассогласовани X. Полученный на выходе второго блока 16 умножени сигнал X К 8ina)t подаетс на четвертый вход блока 6 формировани функции переключени . В результатеThe invention relates to aeronautical engineering and can be applied in controlling, for example, gas turbine engines. The aim of the invention is to improve the accuracy of the regulator. FIG. 1 shows the block diagram of the regulator} in FIG. 2, the transition diagrams of processes in the known controller with different initial values of the error signal are shown in FIG. 3, the diagrams of the transition processes in the regulator. a torus at different initial values of the error signal; Fig. 4 shows the effect of the magnitude and sign of the error signal on the duration of the switching of the regulator coefficients; Fig. 5 shows the effect of interference at the input to the controller in its steady state. The regulator contains the second sumgor 1, switch 2, first proportional unit 3, differentiator 4, scaling element 5, block 6 forming the switching function, logic unit 7, scaling elements 8 and 9, inertial unit 10, first adder 11, scaling element 12, the first multiplication unit 13, the alternating voltage generator 14, the second proportional block 15, the second multiplication unit 1b, the scaling elements 17 and 18, the key 19, the summing element 20, the multiplier 21, the signal of the relay 22, the summing elements 23-25 inertial element 26 , 27 zmeritel error signal. In the drawings, the following notation is accepted: X-signal is mismatched, neither t, e, the output signal of the error meter 27, is the derivative of the error signal, t, e. the output signal of the differentiator 4i X + aX-output signal of the second adder 1, VCX + aX) —the output signal of switching bodies; and - the output signal of the regulator t, e, the output signal of the proportional unit 3, cX - output signal of the scaling element 5; if is the output signal of the first adder 11, (Tsin 3wt is the output signal of the first multiplier 13; K-sinUt is the output signal of the second proportional block 15; C1 is the gain of switch 2; X, Xj, X, is the first second and third initial the values of the error signal X. The second adder 1 includes scaling and summing elements 3 and 23, the switch L 2 includes scaling elements 17 and 18, a key 19 and a summing element 20, the scaling and summing elements according 5 and 24, the inertial unit 10 includes a scaling 9 and inertial 26 elements, the first adder 11 includes a scaling 12 and a summing 25 elements, the multiplier 21 and the signal-relay 22, the regulator works as follows. At the output of the error meter 27, the error signal X is generated, which is fed to one of the inputs of the second adder 1, the second inputs of the switching function forming unit 6 and the second multiplication unit 16, and the input of the differentiator 4. From the differential output To torus 4, the signal X, proportional to the first derivative of the error signal X, is fed to the inputs of the scaling elements 5 and 8, the signal cX from the output of the scaling element 5 is fed to the first input of the switching function forming unit 6, and the signal aX from the output of the scaling element 8 to the input of the summing element 23, where it is summed with the error signal X, The signal X + aX received at the output of the second adder 1 is fed to the signal circuit of switch 2 (in the specific example of switch 2, to the inputs of the scaling signal 17 and 18), to the second input of logic unit 7 (in the example of logic unit 7, to one of the inputs of the multiplier 21) and to the input of the scaling element 12, from where it is amplified to one of the inputs of the summing element 25, Switch 2 depending on the signal received at its control input from the output of logic block 7, has different values of the gain factor M. In the example of the switch 2, depending on the state of the control key 19, it is closed or open to the input of the summing element 20 n stepping signals from the outputs of scaling elements 17 and 18, gain coefficients which are equal and respectively oL (), or only signal ZOOM with the output. The biasing element 17. Correspondingly, the gain V of switch 2 takes the values Ta1 - - () if the key 19 is closed o1. if the key is 19 times The signal (X + aX) from the output of switch 2 (in the example from the output of summing element 20) is fed to the outputs of the proportional unit and the scale element 9. The output signal of the scaling element 9 is equal to K Y (X + aX) where the gain of the amplifier 9 is fed to the input of the inertial element 10 with the transfer function W, (P);.,. where T is the time constant of the inertial element 10. As a result, the signal K V (X + aX) is formed at the output of the inertia element Yu. This signal is fed to the second input of summing element 25, where it is summed with the signal K (X + aX) received from output of the scaling element 12. The reverse signal formed in the adder 11. K (X + a)) .. f. NOR links to / -. .-K. (X + aX) is given to the input of the (first) first block of 13 multiplications. The second input of the first multiplication unit 13 receives the signal sin 3u) t formed at the first output of the alternating voltage generator 14, which is multiplied in the first multiplication unit 13 with the feedback signal (f. The resultant signal is fed to the third input of the unit 6. shaping the switching function. The sin u) t formed at the second output of the alternator 14 is fed to the input of the second proportional unit 15, from which the amplified K is fed to the second multiplication unit 16, where it is multiplied with the error signal X. The resultant output of the second signal multiplying block 16 X K 8ina) t is supplied to the fourth input of block 6 forming the switching function. As a result

при большой)скорости протекани переходного процесса.at high) the rate of flow of the transition process.

В конечной стадии переходного процесса (фиг.4) сигнал обратной св зи , так как коэффициент усилени регул тора.4U 1.In the final stage of the transient process (Fig. 4), the feedback signal, since the gain of the regulator is 4.U 1.

На установившихс режимах (Х«0) амгоштуда сигнала XK-sinwt равна блок 6 формировани функции переключени формирует выходной сигнал в следующем виде: S X+cX+X-K-sinu) 3u)t Этот сигнал подаетс нл первый вход логического блока 7. В.зависимости от значений поступающих . на первый и второй входы логического блока 7 сигналов S и Х+ +аХ соответственно, выходной сигнал логического блока 7 равен либо минус единице, либо единице. Выходной сигнал логического блока 7 подаетс на управл югций вход переключател 2, В примере реализации логического блока 7 в перемножителе 21 перемножаютс сигнал X + аХ с выхода сумматора 1 и сигнал S с выхода блока 6 формировани функции -переключени . ,В зависимости от знака сигнала S(Х+а), подаваемого на вход сигнумреле 22, ключ 19 переключател 2 находитс в замкнутом или разомкнутом состо нии. Если sign| s(X+aX), ключ 19 разомкнут, если sign S(X+ +аХ)0 - замкнут. Состо ние ключа 19 определ ет коэффициент усилени V переключател 2. Сигнал на выходе пропорционального блока V(X+aX), где К коэффициент усилени блока 3, вл етс выходным сигналом регул тора . На фиг.З представлена на фазовой плоскости зона существовани высокочастотных переключений коэффициентов регул тора при коэффициенте усилени блока 15 . С уменьшением К эта зона сужаетс к линии . На фиг.1 пока:зано вли ние величины и знака сигнала рассогласовани на продолжительность переключени коэффициентов регул тора. В начальной стадии переходного процесса (фиг.4) сигнал обратной св зи, вследствие того, что выбираетс больше Ч., , и наличие инерционного блока 10 будет приводить к более быстрому уменьшению коэффициента усилени регул тораIn the established modes (X 0 0), the amplitude of the signal XK-sinwt is equal to the block 6 forming the switching function forms the output signal in the following form: S X + cX + XK-sinu) 3u) t This signal is given to the first input of the logic unit 7. B. depending on the values of the incoming. on the first and second inputs of the logic unit 7 of the signals S and X + + aX, respectively, the output signal of the logic unit 7 is equal to either minus one or one. The output signal of logic block 7 is applied to the control of the inputs of switch 2. In the example implementation of logic block 7, the signal X + aX from the output of the adder 1 and the signal S from the output of the function-switching block 6 are multiplied in multiplier 21. , Depending on the sign of the signal S (X + a) applied to the input of the signal sumele 22, the key 19 of the switch 2 is in the closed or open state. If sign | s (X + aX), key 19 is open, if sign S (X + + aX) 0 is closed. The state of the switch 19 determines the gain factor V of the switch 2. The signal at the output of the proportional block V (X + aX), where K is the gain factor of block 3, is the output of the regulator. Fig. 3 shows on the phase plane the zone of existence of high-frequency switchings of the regulator coefficients with the gain of the block 15. As K decreases, this zone narrows to a line. In Fig.1, for now: the influence of the magnitude and sign of the error signal on the duration of the switching of the regulator coefficients is shown. In the initial stage of the transient process (Fig. 4), the feedback signal is due to the fact that more than one particle is selected, and the presence of the inertial unit 10 will lead to a more rapid decrease in the gain of the regulator.

величине сигнала Х+сХ, а коэффициент усилени регул тора близок к максимальному , и переключение структур регул тора будет происходить только . под действием сигнала обратной св зи « (фиг.5).the magnitude of the signal is X + cX, and the gain of the regulator is close to the maximum, and the switching of the structures of the regulator will occur only. by the feedback signal "(Fig. 5).

По вление помех на входе в регул тор будет приводить к изменению сигнала X производной сигнала рассогласовани X при практически неизменном сигнале рассогласовани X. При этом будут мен тьс два сигнала, участвующие в формировании функции переключени cii и cAsin 3wt. Причем увеличение сигнала X будет приводить к увеличению первого сигнала и увеличению амплитуды второго сигнала и наоборот. Как видно из фиг.5, быстрое изменение сигнала рассогласовани не приводит к существенному изменению времени переключени коэффициентов регул тора V.The appearance of interference at the input to the controller will cause a change in the X signal of the derivative of the error signal X with an almost unchanged error signal X. This will change the two signals involved in the formation of the switching function cii and cAsin 3wt. Moreover, an increase in the signal X will lead to an increase in the first signal and an increase in the amplitude of the second signal and vice versa. As can be seen from Fig. 5, a rapid change in the error signal does not lead to a significant change in the switching time of the coefficients of the controller V.

Таким .образом, наличие сектора существовани высокочастотных переключений коэффициентов регул тора позвол ет получить оптимальные переходные процессы независимо от величины значений начального сигнала рассогласовани .Thus, the existence of a sector of the existence of high-frequency switchings of the controller coefficients makes it possible to obtain optimal transients, regardless of the magnitude of the values of the initial error signal.

Возможность получени большогоThe possibility of obtaining large

5 коэффициента усилени (в 5 раз больше , чем у известного регул тора) розвол ет обеспечить высокую точность регулировани на установившихс режимах .The 5 gain factor (5 times greater than that of the known regulator) enables to ensure high precision of the adjustment in the established modes.

10 Предлагаемый регул тор по сравнению с известным позвол ет уменьшить врем регулировани в 2-3 раза и увеличить точность регулировани на установившихс режимах в 3-4 раза.10 The proposed controller in comparison with the known one allows to reduce the adjustment time by 2-3 times and to increase the regulation accuracy in the established modes by 3-4 times.

15 Неточность поддержани предельной температуры газа на 5С, что имеет место при использовании базового регул тора , может- привести к сокращению ресурса двигател на 5%, а на15 The inaccuracy of maintaining the maximum gas temperature at 5C, which occurs when using the basic regulator, can lead to a reduction in engine life by 5%, and

20 -5°С - к потере т ги на 2%, Кроме поддержани точности на установившихс режимах, на увеличение ресурса ГТД большое вли ние оказьгоает точность регулировани на переходных режимах.20 -5 ° C - loss of gi by 2%. In addition to maintaining accuracy in established modes, the increase in GTE resource is greatly affected by the accuracy of adjustment in transient modes.

Использование предлагаемого регул тора позволит по сравнению с базовым регул тором увеличить ресурс двигател на 5%.The use of the proposed regulator will make it possible to increase the engine resource by 5% in comparison with the basic regulator.

Фиг. 2FIG. 2

, r f A j f ЛгА A y V, r f A j f LgA A y V

Claims

A REGULATOR comprising an inertial unit and a first adder connected in series, and a mismatch meter, a differentiator and a switching function generating unit connected in series with the second input to the mismatch meter output, and with an output through a logic unit, with a control input of the switch connected to the output of the first proportional unit, characterized in that, in order to improve the accuracy of the regulator, it additionally has an alternating voltage generator, the first and the second multiplication blocks, the second proportional block and the second adder connected by inputs to the outputs of the mismatch and differentiator, respectively, and the outputs with the signal input of the switch, the second input of logic block ¹ and the second input of the first adder, connected by the output to the first input of the first multiplication block connected the second input to the first output of the alternator, and the output to the third input of the block forming the switching function connected to the fourth input to the output of the second eye multiplying a first input connected to the output meter error, and the second input through the second flow proportional to a second generator output AC voltage, the output * Switch ents connected to the input of the inertial unit.