SU830299A1 - Регул тор - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматик ческому регулированию и может быть. применено для управления электрическими приводами.

Известен оптимальный регулятор*, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, вычислительное устройство, релейный элемент и объект управления, выход последнего подключен ко второму входу элемента сравнения р].

Недостатком данного регулятора является наличие в замкнутом контуре релейного элемента, что приводит к потере устойчивости и возникновению в окрестности положения равновесия автоколебаний.

Известен также регулятор, содержащий формирователь ошибки, выход которого соединен с сумматором непосредственно и через дифференциатор, трехпозиционный релейный элемент с прямой характеристикой, вход которого связан с выходом сумматора, а выход с выходной схемой, и с запрещающим входом первого запирающего вентиля, модулятор, его выход через второй запирающий вентиль подключен к выходной схеме, элемент ИЛИ, сое⁵ диненный с запрещающим входом второго запирающего вентиля, исполнительный механизм с регулирующим органом, вход которого связан с выходом· выходной схемы, а выход с объектом регулирования, выход, последнего подключен к формирователю ошибки [2],

Недостатком этого регулятора , является малая точность и низкое 5 быстродействие. Это объясняется тем, что регулирование осуществляется только на основании информации о зна· ке и величине производной от ошибки. _й Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор , содержащий последовательно'· соединенные первый сумматор, элемент сравнения, усилитель, испол- нительный механизм и последовательно соединенные первый ключ, первый и второй широтно-импульсные модуляторы, первый вход первого ключа соединен с первым входом первого сумматора, через ждущий мультивибратор - со вторым входом первого ключа, а через дифференциатор - со вторым входом первого широтно-импульсного модулятора, выход первого ключа соединен со вторым входом второго широтно-импульсного модулятора [3J.

• Однако такой регулятор характеризуется недостаточной надежностью/ определяемой сложностью структуры, обусловленной наличием четырех нелинейных преобразователей амплитуды сигнала в длительность импульсов кширотно-импульсных модуляторов) , а также низким быстродействием, которое связано с тем, что управление осуществляется двигателем,охваченным отрицательной обратной связью. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия регулятора. Цель достигается тем, что регулятор содержит последовательно соединенные второй сумматор и элемент реверса, выход которого соединен со вторым входом первого сумматору, и последовательно соединенные триггер и второй ключ, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, выход исполнительного механизма соединен со вторым входом второго ключа, вход и выход втррого широтно-импульсного модулятора соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго сумматора и триггера, вход первого ключа соединен со вторым входом элемента реверса.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит дифференциатор 1, ждущий мультивибратор 2, первый ключ 3, первый и второй широтноимпульсный модуляторы 4 и 5, первый ’сумматор 6, элемент 7 сравнения, усилитель 8, исполнительный механизм 9, второй сумматор 10, элемент 11 реверса, триггер 12, второй ключ 13. Первые входы модуляторов 4 и 5, соединенных последовательно, через первый ключ 3 подключены ко входам дифференциатора 1, ждущего мультивибратора 2, первого сумматора 6 и элемента 11 реверса. Выходы мульти15 импульс, открыШиротно-ими 5 совместно элементом ре25

830299 4 вибратора 4 и 5 соединены со входами второго сумматора 10 и входами триггера 12, своим выходом подключенного ко входу второго ключа 13. Выход второго сумматора 10 через элемент 11 реверса, первый сумматор 6, элемент 7 сравнения и усилитель 8 подключен ко входу исполнительного механизма 9, выход которого подклю, чен ко второму входу элемента 7 сравнения через второй ключ 13. Второй вход первого ключа 3 соединен с выходом ждущего мультивибратора 2, а выход дифференциатора 1 подключен ко второму входу модулятора 4.

Функции, выполняемые отдельными структурными элементами регулятора, заключаются в следующем. Дифференциатор 1 выделяет передний фронт скачка задающего воздействия и запускает первый модулятор 4. Ждущий мультивибратор 2 генерирует вающий первый ключ 3. пульсные модуляторы 4 с сумматорами би 10, верса 11 формируют управляющее воздействие на входе замкнутой части системы. Триггер 12 управляе'т работой второго ключа 13, замыкающего и размыкающего цепь отрицательной обратной связи с выхода исполнительного механизма 9 на второй вход элемента 7 сравнения.

Регулятор работает следующим об₃₅ разом.

По переднему фронту скачка задающего воздействия ждущий мультивибратор 2 открывает ключ 3, а дифференциатор 1 запускает модулятор 4, который формирует импульс положительной полярностй,и длительность которого зависит от амплитуды задающего воздействия. Импуцьс. с выхода модулятора 4 поступает на триггер 12, устанавливая его в состояние I, соответствующее размыканию ключа 15, а также через сумматор 10 - на вход элемента реверса 11. Модулятор 5 запускается по заднему фронту импульса с выхода модулятора 4 и формирует импульс отрицательной полярности, длительность которого также зависит от амплитуды задающего воздействия. .

Импульс с выхода модулятора 5 через сумматор 10 поступает на 'вход элемента 11 реверса, который формирует управление с учетом по5 лярности задающего воздействия. Сигнал с выхода элемента 11 реверса через сумматор 6 и усилитель 8 поступает на вход исполнительного механизма. По заднему фронту импульса с выхода модулятора 5 устанавливается триггер 12 в состояние О”, что соответствует-замыканию второго ключа 13.

Таким образом, управляющее воздействие на входе исполнительного механизма 9 имеет вид двух прямоугольных импульсов противоположной полярности, длительность которых соответствует переходному процессу, оптимальному по времени. При медленно меняющихся входных воздействиях и после окончания второго импульса оптимального управления на вход исполнительного, механизма поступает сигнал, пропорциональный ошибке.

Использование предлагаемого регулятора для управления электроприводами, станков-И механизмов позволяет значительно повысить их производительность. Исключение из устройства двух широтно-импульсных модуляторов позволяет повысить надеж ность, упростить настройку устройства и снизить его стоимость на 4%. Применение предлагаемого регулятора позволяет также сократить время переходного процесса на 5-6%.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к автомати ческому регулированию и может быть. применено дл  управлени  электрическими приводами. Известен оптимальный регул тор , содержаний последовательно соединенные элемент сравнени , вычислительное устройство, релейный элемент и объект управлени , выход последнего подключен ко второму входу элемента сравнени  р. Недостатком данного регул тора  вл етс  наличие в зa JKнyтoм контуре релейного элемента, что приводит к потере устойчивости и возникновени в окрестности положени  равновеси  автоколебаний. Известен также-регул тор, содержа пщй формирователь ошибки, . которого соединен с сумматором непосредственно и через дифференциатор, трехпозиционный релейный элемент с пр мой характеристикой, вход которого св зан с выходом сумматора, а ВЫХОД с выходной схемой, и с запрешаюпщм входом первого запиранхцего вентил , модул тор, его выход через второй запирающий вентиль подключен к выходной схеме, элемент ИЛИ, соединенный с запрещающим входом второго запирающего вентил , исполнительный механизм с регулируюпр м органом, вход которого св зан с выходом-выходной схемы, а выход с объектом регулировани , выход, последнего подключен к формирователю ошибки О. Недостатком этого регул тора  вл етс  мала  точность и низкое быстродействие. Это объ сн етс  тем, что регулирование осуществл етс  только на основании информации о знаке и величине производной от ошибки. Наиболее близким по технической суищости к изобретению  вл етс  регул тор , содержащий последовательно соединенные первый сумматор, элемент сравнени , усилитель, исполнительный механизм и последовательно соединенные первый ключ, первый и второй широтно-импульсные модул торы , первый вход первого ключа соединен с первым входом первого сумматора, через ждущий мультивибра тор - со вторым входом первого ключ а через дифференциатор - со вторым входом первого широтно-импульсного модул тора, эыход первого ключа соединен со вторым входом второго широтно-импульсного модул тора Гз. Однако такой регул тор характеризуетс  недостаточной надежностью/ определ емой сложностью структуры, обусловленной наличием четырех нелинейных преобразователей амплитуды сигнала в длительность импульсов чщиротно-импульсных модул торов) , а также низким быстродействием, которое св зано с тем, что управление осуществл етс  двигателем,охваченным отрицательной обратной св зь Цель изобретени  - повышение надежности и быстродействи  регул тор Цель достигаетс  тем, что регул  тор содержит последовательно соединенные второй сумматор и элемент реверса, выход крторог о соединен со вторым входом первого сумматору, и последовательно соединенные триггер и второй ключ, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнени , выход исполнительного мех низма соединен со вторым входом вто рого ключа, вход и выход втдрого широтно-импульсиого модул тора соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго сумматора и триггера, вход первого ключа соединен со вторым входом элемента реверса. На чертеже представлена блок-схем Предлагаемого регул тора. Регул тор содержит дифференциатор 1, ждущий мультивибратор 2, первый ключ 3, первый и второй широтноимпульсньш модул торы 4 и 5, первый сумматор 6, элемент 7 сравнени , усилитель 8, исполнительный механизм 9, второй сумматор 10, элемент 11 реверса, триггер 12, второй ключ 13, Первые входы модул торов 4 и 5 соединенных последовательно, через .Первый ключ 3 подключены ко входам Дифференциатора 1, ждущего мультивибратора 2, первого сумматора 6 и Элемента 11 реверса, Выходы мульти994 вибратора 4 и 5 соединены со входами второго сумматора 10 и входами триггера 12, своим выходом подключенного ко входу второго ключа 13, Выход второго сумматора 10 через элемент 11 реверса, первый сумматор 6, элемент 7 сравнени  и усилитель 8 подключен ко входу исполнительного механизма 9, выход которого подключен ко второму входу элемента 7 сравнени  через второй ключ 13, Второй вход первого ключа 3 соединен с выходом ждущего мультивибратора 2, а выход дифференциатора 1 подключен ко второму входу модул тора 4, Функции, выполн емые отдельными структурными элементами регул тора, заключаютс  в следующем. Дифференхдаатор 1 вьщел ет передний фронт скачка задающего воздействи  и запускает первый модул тор 4, Ждущий мультивибратор 2 генерирует импульс, открыван ций первый ключ 3, Широтно-импульсные модул торы 4 и 5 совместно с сумматорами 6 и 10, элементом реверса 11 формируют управл ющее воздействие на входе замкнутой части системы . Триггер 12 управл ет работой второго ключа 13, замыкающего и размыкающего цепь отрицательной обратной св зи с выхода исполнительного механизма 9 на второй вход элемента 7 сравнени , . Регул тор работает следующим образом . По переднему фронту скачка задающего воздействи  ждущий мультивибратор 2 открывает ключ 3, а дифференциатор 1 запускает модул тор 4, который формирует импульс положительной пол рности,и длительность которого зависит от амплитуды задающего воздействи , Импудьс. с выхода модул тора 4 поступает на триггер 12, устанавлива  его в состо ние 1, соответствующее размыканию ключа 15, а также через сумматор 10 - на вход элемента реверса 11, Модул тор 5 запускаетс  по заднему фронту импульса с выхода модул тора 4 и формирует импульс отрицательной пол рности, длительность которого также зависит от амплитуды задающего воздействи , . Импульс с выхода модул тора 5 через сумматор 10 поступает на вход элемента 11 реверса, который ормирует управление с учетом пол рности задающего воздей ;тви . Сигнал с выхода элемента 11 реверса через сумматор 6 и усилитель 8 поступает на вход исполнительного механизма. По заднему фронту импульса с выхода модул тора устанавливаетс  триггер 12 в состо ние О, что соответствует-замыканию второго ключа 13. Таким образом, управл ющее возде ствие на входе исполнительного механизма 9 имеет вид двух пр моуголь ных импульсов противоположной под р ности, длительность которых соответ ствует переходному процессу, оптимальному по времени. При медленно м н ющихс  входных воздействи х и пос окончани  второго импульса оптимального управлени  на вход исполнительного , механизма поступает сигнал , пропорциональный ошибке. Использование предлагаемого регу л тора дл  управлени  электроприводами , станков-и механизмов позвол ет значительно повысить их производительность . Исключение из устройства двух широтно-импульсных модул торов позвол ет повысить надеж ность , упростить настройку устройства и снизить его стоимость на 4%. Применение предлагаемого регул тора позвол ет также сократить врем  переходного процесса на 5-6%. Формула изобретени  Регул тор, содержащий последовательно соединенные первый сумматор элемент сравнени , усилитель, испол нительный механизм и последовательно соединенные первый ключ,первый и второй широтно-импульсные модул торы, первый вход первого ключа соединен с первым входом первого сумматора, через ждущий мультивибратор - со вторым входом первого ключа, а через дифференциатор - со вторым входом первого широтно-импульсного модул тора , выход первого ключа соединен со вторым входом второго широтноимпульсного модул тора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и надежности, он содержит последовательно соединенные второй сумматор и элемент реверса, и последовательно соединенные триг гер и второй ключJ,выход которого соединен со вторым входом элемента сравнени , выход исполнительного механизма соединен со вторым входом второго ключа, вход и выход второго . широтно-импульсного модул тора соединены соответственно с первыми входами второго с матора и триггера и вторыми входами второго сумматора и триггера,, вход первого ключа сое-, динен со вторым входом элемента реверса , выходом подключенного ко второму входу первого сумматора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Павлов А. А. Синтез релейных систем оптимальных по быстродействию. М., Наука, 1966, с.74.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 370584, кл. 6 05 В 11/26, 1973.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 331366, кл. G 05 В 11/01, 1970 ( прототип).