SU1167578A1

SU1167578A1 - Control system

Info

Publication number: SU1167578A1
Application number: SU833612895A
Authority: SU
Inventors: Леонид Игнатьевич Цытович
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1985-07-15

Abstract

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержаца датчик скорости исполнительного механизмау последовательно включенные эадатчик интенсивности, п&amp;рвыА сумматор, первый интегратор, первый релейнь элемент, выход которого подключен к второму входу перво го сумматора, последовательно включенные первь ключевой элемент с зоной нечувствительности, первый демодул1фуюций фильтр, второй сумматор , второй интегратор, второй релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго .сумматора, последовательно включенные второй ключевой элемент с зо ной нечувствительности, второй демодулируюций фильтр, вентйльный преобразователь , исполнительный механизм , датчик тока исполнительного механизма, выход которого соединён с третьим входсм второго сумматора, выход датчика скорости -исполнитель- ного механизма подключен к третьему входу первого сумматора, отличающа с тем, что, с целью повышени надежности и помехозаф - щенности системы управлени , в нес. введены третий и четвертый cy№faторы , третий и четвертый релейные элементы, выход первого интегратора через третий релейный элемент подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого сое-, динен с выходсм первого релейного элемента, а .выход - с входом первого ключевого элемента с зоной нечувствительности, выход второго I интегратора через четверть релей93 н элемент соединен с первьм , дом четвертого сумматора, второй ел вход которого подключен к выходу второго релейного элемента а выг СХ) ход - к входу второго ключевого элемента с зоной нечувствительности.CONTROL SYSTEM, containing the speed sensor to the actuator, successively connected intensity sensors, n & adder, first integrator, first relay element, the output of which is connected to the second input of the first adder, successively connected first key element with a dead zone, first demodulation, filter, the second adder, the second integrator, the second relay element, the output of which is connected to the second input of the second accumulator, are connected in series with the second key element t with insensitivity zone, second demodulation filter, vent converter, actuator, current sensor actuator, the output of which is connected to the third input of the second adder, the output of the speed sensor of the executive mechanism is connected to the third input of the first adder, which , in order to improve the reliability and noise immunity of the control system, in nos. the third and fourth cy№fores, the third and fourth relay elements are introduced, the output of the first integrator is connected via the third relay element to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the first relay element and the output of the first key element with the dead zone, the output of the second I integrator through a quarter of the relay93 n element is connected to the first, the house of the fourth adder, the second ate input of which is connected to the output of the second relay element and driven CX) to the input of the second key on element with dead band.

Description

J Изобретение относитс к автома-тиэнрованному электроприводу и может использоватьс дл управлени технологическими процессами. Известна система автоматического управлени , вьтолненна по принципу подчиненного регулировани параметров исполнительного электродвигател 1 . Системы подобного типа выполн ют с на базе последовательно включенных регул торов, ка адый из которых осуществл ет регулирование определе ного параметра объекта управлени . Регул торы реализуютс на основе линейных интегральных операционных усилителей с непосредственной межка кадной св зью. Однако известна система имеет низкую надежность из-за недостаточно высокой помехоустойчивости линей ных операционных усилителей. Наиболее близкой к предлагаемой вл етс система, состо ща из последовательно включенных регул торов , выполненных на основе развертывающих операционных усилителей. Развертывающие усилители представл ют собой автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модул цией, реализованную на базе последовательно включенных сумматора, интегратора и релейного элемента с симметричными относитель но нулевого уровн порогами переключени и неинвертирующей петлей гистерезиса. При этом выход релейного элемента вл етс выходом усилител и соединен с первым входом сумматора, второй вход которого сое динен с источником сигнала управлени . Известна система содержит также демодул торы, входы которых подключены к выходу интегратора соответствующего усилител , а выходы соединены с входом логического элемента И, выход которого подключен к управл ющему входу ключевого элемента, включенного между выходом системы и входом исполнительного ме ханизма 2 В известной системе используютс развертывающие усилители с двухтактной частотно-широтно-импульсной модул цией, когда выходной сигнал представл ет собой бипол рные импульсы без интервалов паузы меж782 ду моментами времени формировани импульсов положительно и отрицательной пол рности. Данный фактор вл етс ограничением на пути повьшени мощности вьпсодного сигнала развертывающего усилител , так как с ростом мощности усилител при достаточно высокой частрте его автоколебаний (10 - 10 Гц) через выходной каскад развертывающего усилител начинают протекать сквозные токи короткого замыкани , что влечет за собой ухудшение энергетических показателей САУ, а в р де сл чаев может привести к выходу из стро усилителей и системы управлени в целом. Таким образом, известна САУ имеет низкую надежность. С другой стороны, повьппение мощности выходного информативного сигнала РОУ необходимо с позиций улучшени помехозащищенности системы, так как в этом случае регул торы системы управлени могут выполн тьс с применением низкоомных сопротивлений на входе и в. цепи обратной св зи . В результате относительный уровень мощности сигнала помехи снижаетс , что вызывает повьщ1ение помехозащищенности отдельных регул торов и системы управлени в целом. Целью изобретени вл етс повышение надежности и помехозащищенности системы управлени . Поставленна цель достигаетс тем, что в систему, содержащую датчик скорости исполнительного механизма , последовательно включенные задатчик интенсивности, первый сумматор , первый интегратор, первый релейньй элемент, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно включенные первый ключевой элемент с зоной нечувствительности, первый демодулирующий фильтр, второй сумматор , второй интегратор, второй релейный элемент выход которого подключен к второму входу второго . сумматора, последовательно включенные второй ключевой элемент с зоной нечувствительности, второй де-; модулирующий 4мльтр, вентильный преобраэователь, исполнительный механизм, датчик тока исполнительного механизма, выход которого соединен с третьим входом второго / сумматора, выход датчика скоростиJ The invention relates to an auto- mated electric drive and can be used to control technological processes. The known system of automatic control, performed according to the principle of the subordinate control of the parameters of the executive motor 1. Systems of this type are made with on the basis of series-connected regulators, each of which regulates a certain parameter of the control object. Controllers are implemented on the basis of linear integrated operational amplifiers with direct inter-box communication. However, the known system has low reliability due to insufficiently high noise immunity of linear operational amplifiers. Closest to the present invention is a system consisting of series-connected regulators, made on the basis of deployable operational amplifiers. Development amplifiers are a self-oscillating system with a frequency-pulse-width modulation implemented on the basis of a series-connected adder, integrator, and relay element with zero-level symmetrical switching thresholds and a non-inverting hysteresis loop. In this case, the output of the relay element is the output of the amplifier and is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the source of the control signal. The known system also contains demodulators, the inputs of which are connected to the integrator output of the corresponding amplifier, and the outputs are connected to the input of the logical element I, the output of which is connected to the control input of the key element connected between the output of the system and the input of the executive mechanism 2 amplifiers with push-pull frequency-width-pulse modulation, when the output signal is bipolar pulses without pause intervals between 782 times of time and forming positive and negative polarity pulses. This factor is a limitation on the path of increasing the power of the spin-down amplifier signal, since with an increase in the power of the amplifier with a sufficiently high frequency of its self-oscillations (10 - 10 Hz), through-loop short-circuit currents flow through the output stage of the sweep amplifier, which leads to deterioration ACS indicators, and in some cases can lead to failure of amplifiers and the control system as a whole. Thus, the known ACS has low reliability. On the other hand, powering the output information signal of the DOC is necessary from the standpoint of improving the noise immunity of the system, since in this case the controllers of the control system can be performed using low impedances at the input and in. feedback circuits. As a result, the relative power level of the interference signal is reduced, which increases the noise immunity of individual controllers and the control system as a whole. The aim of the invention is to improve the reliability and noise immunity of the control system. The goal is achieved by the fact that, in the system containing the speed sensor of the actuator, the intensity master in series, the first adder, the first integrator, the first relay element, the output of which is connected to the second input of the first adder, the first key element insensitively, the first demodulator filter, the second adder, the second integrator, the second relay element whose output is connected to the second input of the second. adders, a second key element in series with a dead zone, the second one; modulating 4mlt, valve converter, actuator, current sensor actuator, the output of which is connected to the third input of the second / adder, the output of the speed sensor

3 3

исполнительного механизма подключен к третьему входу первого сумматора , введены третий и четвертый сумматоры, третий и четвертый релейные элементы, выход первого интегратора через третий релейньй элемент подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого релейного элемента, а выход - с входом первого ключевого элемента, с зоной нечувствительности, выход второго интегратора через четвертый релейный элемент соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго релейного элемента, а выход - К входу второго ключевого элемента с зоной нечувствительности .the actuator is connected to the third input of the first adder, the third and fourth adders, the third and fourth relay elements are entered, the output of the first integrator through the third relay element is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the first relay element, and the output is connected to the input the first key element, with the dead zone, the output of the second integrator through the fourth relay element is connected to the first input of the fourth adder, the second input of which is connected to the output at the second relay element, and the output - To the input of the second key element with a dead zone.

На чертеже схематически представлена предлагаема система.The drawing shows schematically the proposed system.

В состав системы вход т первый 1 второй 3, третий 2, четвертый 4 сумматоры , первый 5 и второй 6 интеграторы , первый 7, второй 9, третий 8 и четвертый 10 релейные элементы, задатчик интенсивности 11, первый 12 и.второй 13 ключевые элементы с зоной нечувствительности, первьй 14 и второй 15 демодулируищие фильтры , вентильн1 преобразователь 16, исполнительный механизм 17, датчик тока 18 и датчик скорости t9.The system includes the first 1 second 3, third 2, fourth 4 adders, the first 5 and second 6 integrators, the first 7, the second 9, the third 8 and the fourth 10 relay elements, the setpoint intensity 11, the first 12 and the second 13 key elements with deadband, first 14 and second 15 demodulating filters, valve 1 converter 16, actuator 17, current sensor 18 and speed sensor t9.

Система работает следующим образом .The system works as follows.

Задатчик интенсивности 11 определ ет темп разгона и торможени исполнительного механизма 17.The setter intensity 11 determines the rate of acceleration and deceleration of the actuator 17.

Регул тор скорости, формирующий сигнал задани дл регул тора тока и регул тор тока исполнительного механизма 17 выполнены на основе развертьтающих операционных усилителей, каждый из которых включает в себ звень (1, 5, 7, 8, 2, 12) и (3, 6, 9, 10, 4, 13).The speed controller, which forms the reference signal for the current controller and the current controller of the actuator 17, is made on the basis of unwrapping operational amplifiers, each of which includes links (1, 5, 7, 8, 2, 12) and (3, 6 , 9, 10, 4, 13).

Фильтры 14 и 15 предназначены дл выделени посто нной составл ющей выходного сигнала развертывающего операционного усилител .Filters 14 and 15 are designed to isolate a constant component of the output signal of a sweep op amp.

Развертывающие операционные усилители cиcтe в l, в частности усилители на базе звеньев 1, 5, 7, В 2, 12 работают следующим образом.Deploying operational amplifiers of the system in l, in particular, amplifiers based on links 1, 5, 7, 2, 12 work as follows.

Сумматор t, интегратор 5 и релейный элемент 7 в совокупности образуют автоколебательный каскап с 67578 ,.4The adder t, the integrator 5 and the relay element 7 together form a self-oscillating cascade with 67578, .4

частотно-широтно-импульсной модул цией .frequency-pulse width modulation.

Релейный элемент 7 имеет симметричные относительно нул САУ пороги переключени +Ъ и нейнвертирующую петлю гистерезиса.The relay element 7 has switching thresholds + b, symmetric with respect to zero ACS, and a non-inverting hysteresis loop.

При отсутствии сигнала управлени среднее значение выходных импульсов блока 7 равно кулю. ВЫТО ходной сигнал интегратора 5 имеет форму симметричной пилы, амплитуда которой ограничена величиной порогов переключени релейного элемента 7.In the absence of a control signal, the average value of the output pulses of block 7 is equal to kul. The OFF signal of the integrator 5 is in the form of a symmetrical saw, the amplitude of which is limited by the switching thresholds of the relay element 7.

15 Наличие сигнала управлени на одном из входов сумматора 1 вызывает измене.ние скважности выходныу импульсов релейного блока 7. В один из полупернодов автокрлеба20 НИИ темп изменени выходного сигнала интегратора 5 определ етс разностью сигналов на входе сумматора 1 и выходе релейного элемента 7, а в другой полупериод ав5 тлколебаний - зависит от суммы этих сигналов. В результате посто йна составл юща вьосодных импульсов устанавливаетс пропорциональной величине сигнала управлени .The presence of a control signal at one of the inputs of the adder 1 causes a change in the duty cycle of the output pulses of the relay block 7. In one of the semidrynds of the autocr 20 Research Institute, the rate of change of the output signal of the integrator 5 is determined by the difference of signals at the input of the adder 1 and the output of the relay element 7, and in half-life av5 tkolekaniy - depends on the sum of these signals. As a result, the constant component of the high-voltage pulses is proportional to the magnitude of the control signal.

Релейшэй элемент 8 имеет также симметричные относительно нул САУ пороги переключени +В и неинвертирующую петлю гистерезиса, причем IB,J. Блок 8, как и релейн) элемент 7, управл етс выходньт сигналом интегратора 5. Это вызывает формирование на выходе ре лейного элемента 8 импульсов, которые сдвинуты по фазе относительно вькодного сигнала релейного элемента 7.Relay element 8 also has zero-symmetric switching thresholds + B and a non-inverting hysteresis loop, with IB, J. Block 8, as well as the relay element 7, is controlled by the output signal of the integrator 5. This causes the formation at the output of the relay element 8 pulses that are phase-shifted relative to the code signal of the relay element 7.

С помощью звена 2 осуществл етс суммирование выходных импульсов релейных элементов 7 и 8.Link 2 is used to sum the output pulses of the relay elements 7 and 8.

Ключевой элемент 12 вл етс релейным элементом с зоной нечувствительности ±С.Key element 12 is a relay element with ± C deadband.

о- ,about- ,

0 В интервале времени несовпадени знаков выходных импульсов релейных элементов 7 и 8 выходной сигнал сумматора 2 равен нулю, что обеспечивает нулевой уровень cw5 нала на выходе ключевого элемента 12.0 In the mismatch time interval of the characters of the output pulses of the relay elements 7 and 8, the output signal of the adder 2 is zero, which provides a zero level cw5 at the output of the key element 12.

Принцип действи развертьшаищего операционного усилител , включающего звень 3, 6, 9, 10, 4, 13, аналогичен рассмотренному.The principle of operation of a de-operation operational amplifier, including links 3, 6, 9, 10, 4, 13, is similar to that considered.

Таким образом/ введение в систе му звеньев 2, 4, 8, 10 обеспечивает формирование интервала паузы, между моментами времени изменени знака импульсов на выходе развертывающего усилител . При этом повышаетс надежность регул торов и системы управлени в целсм, так как исключаетс возможность протекани через выходные каскады звеньев 12, 13 (. 1) сквозтах токов короткого замыкани , которые возникают при изменении знака выходных импульсов развертывающих операционных усилителей.Thus, the introduction of links 2, 4, 8, 10 into the system ensures the formation of a pause interval between the instants of the change in the sign of the pulses at the output of the sweep amplifier. This increases the reliability of the controllers and the control system in celine, since it eliminates the possibility of flow through the output stages of the links 12, 13 (. 1) through the short circuit currents that occur when the sign of the output pulses of the deployable opamps changes.

Claims

CONTROL SYSTEM, comprising an actuator speed sensor, an intensity adjuster in series, a first adder, a first integrator, a first relay element, the output of which is connected to the second input of the first adder, a first key element with a dead band, a first demodulation filter, a second adder, and a second an integrator, a second relay element, the output of which is connected to the second input of the second adder, the second key element in series with the zone deadband, a second demodulating filter, a valve converter, an actuator, an actuator current sensor, the output of which is connected to the third input of the second adder, the output of the speed sensor-actuator * is connected to the third input of the first adder, characterized in that, in order to increase reliability and interference protection. control system, the third and fourth adders, the third and fourth relay elements are introduced into it, the output of the first integrator through the third relay element is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the first relay element, and the output is * with the input of the first key element with a deadband, the output of the second I integrator through the fourth relay — the second element is connected to the first input of the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second relay element, and ^t move - to the entrance of the second key element with a dead zone.

1 1167578 2