Claims (2)
30 модул . Управл емыР усилитель имеет коэффициент передачи -l-l при отсутствии сигнала на управл ющем входе, +К при положительном сигнале на управл ющем входе и -К при отрицательном. На фиг. 1 представлена функционгш на схема регул тора; на фиг. Я временные диаграммы работы системы с регул тором. Регул тор содержит измеритель 1 рассогласовани , управл емый усилитель 2, блок 3 выделени модул , пороговое устройство 5, фильтры 5 и 6, измеритель 7 рассогласовани , ключ 8, объект (управлени ) 9. Регул тор работает следующим образом . При работе системы управлени с малыми ошибками (модуль сигнала рассогласовани не превышает уставки порогового устройства) ключ 8 разомкнут , коэффициент передачи усилител равен +1, и система функционирует как обычна система автоматического управлени по отклонению. Если модуль сигнала рассогласовани превышает величину уставки порогового устройства/ что происходит, если параметры объекта управлени (коэффициент передачи, посто нные времени) отличаютс от расчетных зна чений, пороговое устройство 4 переводит ключ 8 в состо ние Включено Передаточна функци фильтра 6 выбира .етс равной передаточной функции разомкнутой системы при значени х параметров объекта, равных расчетньм (номинальным), т.е. фильтр 6 вл етс моделью динамических характеристик разомкнутой системы. Сигнал на выходе измерител 7 рассогласовани всарактеризует степень отклонени па (Раметров объекта от расчетных. Через ключ 8 этот сигнал подаетс на фильт 5, параметры которого выбираютс таким образом, чтобы обеспечить устойчивость двйжёни объекта 9 относительно модели, т.е. стремление к нулю ошибки Е , Это обеспечиваетс тем что управл емый усилитель 2 при ошибках одной пол рности переводитс в режим с большим значением коэффициента передачи +К, при этом на объ ект 9 подаетс максимальный сигнал управлени и привод тс в действие все его энергетические ресурсы дл достижени координатой Хо значени В случае превьшзени координатой XQ значени Хмуправл емый усилитель 2 переводитс в режим с коэффициентом -К и вновь используютс все энергетические ресурсы объекта дл торможени с целью достижени значени Х ЕсЛи уравнение фильтра 5 представить в виде л,, OY g (X) С,Х + С +...+ С, -, то условием устойчивости процесса управлени будет выражение вычисленное на координатах движени объекта управлени . Коэффициенты С .. .С , и значение коэффициента К выбирают таким образом, чтобы выполн лось соотношение (1). В этом случае происходит непрерывное переключение коэффициента усилител 2 со значени +К на -К и обратно с весьма ВЫСОКОЙ частотой (организуетс скольз щий режим движени объекта 9 относительно модели). Наличие порогового устройства позвол ет удовлетворить двум противоречивым требовани м к работе системы управлени : высока статическа точность при малой интенсивности выходных воздействий (при этом даже при значительных рассогласовани х операторов объекта и модели модуль ошибки рассогласовани не превышает величины уставки) и удовлетворительна точность (малое перерегулирование и колебательность, предельное быстродействие) при высокой интенсивности входных врздействиР. В этом режиме динамика объекта с точностью до параметров скольз щего режима определ етс параметрами фильтра 6 (модели). На фиг. 2 изображены временные диаграммы при отработке системой двухпол рного ступенчатого входного воздействи (реверсирование объекта). На диаграмме а показаны сигнал управлени и обработки его фильтром 6 Хр (желаемый процесс) и объектом Х, параметры объекта отличны от номинальных и его динамическа ошибка больше допустимой. В мслиент времени t начинает работать регул тор (например, восстанавливаетс св зь между выходом измерител 7 рассогласовани и входом ключа 8). На диаграммах б, в, г, д, е приведены соответственно сигналы ошибки сГ рассогласовани , выходного сигнала порогового устройства 4, выхода фильтра 5 и выхода управл емого лсилител 2. Пороговое устройство 4 срабатывает и замьжает ключ 8 при превышении ошибкой сГ уровн уставки порогового устройства, помеченного на диаграмме б. Выходные сигналы блоков 5 и 2 показаны приблизительно, так как дл скольз щего режима характерны переключени с весьма высокой (теоретически бесконечной) частотой, на практике определ ющейс неучтенньми в ма .тематическом описани 1 малыми инерционност ми и неоднозначными нелинейност ми типа люфта и гистерезиса. Использование предлагаемого регул тора позвол ет noBfcjciiTb динамическую точность работы системы при сохранении уочностных показателей установившихс режимов и расширит область работы объекта управлени за счет использовани его в услови х, когда его параметры измен ютс в зна чительных пределах, например, при применении климатических условий,и менении параметров нагрузки и т.п. Использование подобного регул тора в системах управлени гидроприводами позвол ет отказатьс от систем термостабилизации рабочей жидкости, что может уменьшить стоимость, габариты привода и повысить его надежность . Предлагаемый регул тор может быть включен в любую систему автоматического управлени , работающую по принципу отклонени , целесообразно испол зование его в системах управлени м таллообрабатывающими станками, особенно с гидравлическим приводом, в системах управлени промышленными манипул торами, динамические характеристики которых определ ютс массой обрабатываемого груза, а также системах управлени летательными ап паратами. В любом случае-возможност работы регул тора в услови х изменени параметров объекта управлени вл е с определ ющим факторе его исполь эовани . Работоспособность предлагаемого регул тора проверена на аналоговой модели, Регул тор обеспечивает стабильность динамических характеристик си темы управлени при изменении коэффициента передачи объекта управлени на пор док в большую сторону и на пор док в меньшую.. Допустимые пр делы изменени посто нных времени завис т от пор дка оператора объека и степени ухода коэффициента пеедачи объекта от номинального знаени . При номинальном значении коффициента изменение посто нных вреени объекта в 2 раза в обе стороны рактически не вли ет на характер инамических процессов в системе. Разработка принципальной электрической схемы регул тора находитс на этапе технического предложени . Формула изобретени Регул тор, содержащий последовательно соединенные первый измеритель, рассогласовани , управл емый усилитель , объект, выход которого соединен с вторым входом первого измерител рассогласовани , выход которого соединен с блоком выделени модул , ключ, выход которого, через первый фильтр подключен к управл ющему входу управл емого усилител , отличающийс тем, что, с целью повышени динамической точности регул тора, в н€|го введены пороговое устройство и последовательно соединенные второй фильтр и второР измеритель рассогласовани , второй вход которого соединен с выходом объекта, а. выхор - с информациониь входом ключа, управл ющий вход которого через пороговое устройство соединен с выходом блока выделени модул . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 225293, кл. G 05 В 13/00, 1967. 30 modules The control amplifier has a transmission ratio -l-l with no signal at the control input, + K with a positive signal at the control input, and-K with a negative signal. FIG. 1 shows the functional diagram of the regulator; in fig. I am a timing diagram of the system with the controller. The controller contains the error meter 1, the controlled amplifier 2, the module allocation unit 3, the threshold device 5, the filters 5 and 6, the error meter 7, the key 8, the object (control) 9. The controller works as follows. When the control system operates with small errors (the error signal module does not exceed the threshold device setting), the key 8 is open, the gain transfer coefficient is +1, and the system functions as a normal automatic deviation control system. If the error signal module exceeds the threshold device setpoint value / what happens if the parameters of the control object (transmission coefficient, constant time) are different from the calculated values, the threshold device 4 switches the key 8 to the Enabled state The transfer function of the filter 6 is chosen equal to the transfer function open-loop function with the object parameters equal to the calculated (nominal), i.e. Filter 6 is a model of the dynamic characteristics of an open-loop system. The signal at the output of the error meter 7 characterizes the degree of deviation of the pa (object diameters from the calculated ones. Through the key 8 this signal is fed to the filter 5, the parameters of which are chosen in such a way as to ensure the stability of the object 9 relative to the model, i.e. This is ensured by the fact that the controlled amplifier 2, with errors of one polarity, is switched to the mode with a large value of the transmission coefficient + K, while the object 9 is given the maximum control signal and is fully activated. its energy resources to achieve the X coordinate If the XQ coordinate exceeds the value, the Hmu-controlled amplifier 2 is switched to the -K mode and the entire energy resources of the object are again used for braking in order to reach the X EcF value and the filter equation 5 be represented as OY g (X) C, X + C + ... + C, -, then the condition for the stability of the control process will be the expression calculated on the motion coordinates of the control object. The coefficients C ... .C, and the value of the coefficient K are chosen in such a way that relation (1) is satisfied. In this case, there is a continuous switching of the coefficient of the amplifier 2 from the value of + K to-K and back to a very HIGH frequency (the sliding mode of the movement of the object 9 relative to the model is organized). The presence of a threshold device allows us to satisfy two conflicting requirements for the operation of the control system: high static accuracy with low intensity of output actions (even if there are significant differences between the object operators and the model, the error error module does not exceed the set value) and satisfactory accuracy (small overshoot and oscillation, limiting speed) at high intensity input effects. In this mode, the dynamics of the object with the accuracy of the sliding mode parameters are determined by the parameters of filter 6 (model). FIG. Figure 2 shows time diagrams when the system develops a two-step step input (object reversal). Diagram a shows the control signal and processing by its 6xp filter (desired process) and object X, the object's parameters are different from the nominal ones and its dynamic error is more than acceptable. At the time t, the regulator starts working (for example, the connection between the output of the error meter 7 and the input of the switch 8 is restored). Diagrams b, c, d, d, e show the error signals CG mismatch, the output signal of the threshold device 4, the output of the filter 5 and the output of the controlled driver 2. The threshold device 4 operates and wakes up key 8 when the threshold device sets the error marked on the diagram b. The output signals of blocks 5 and 2 are shown approximately, since for a sliding mode, switchings with a very high (theoretically infinite) frequency are characteristic, which in practice are determined by small inertia and ambiguous non-linearities of backlash and hysteresis, which are unaccounted for in the mathematical description 1. The use of the proposed controller allows noBfcjciiTb dynamic accuracy of the system while maintaining the performance indicators of the established modes and expands the area of operation of the control object by using it in conditions where its parameters change significantly, for example, when climatic conditions are applied, and load parameters, etc. The use of such a regulator in control systems of hydraulic drives allows refusing the systems of thermal stabilization of the working fluid, which can reduce the cost, dimensions of the drive and increase its reliability. The proposed controller can be included in any automatic control system operating on the principle of deviation; it is advisable to use it in control systems by tiller processing machines, especially hydraulically driven, in control systems of industrial manipulators, whose dynamic characteristics are determined by the mass of the processed load, and also aircraft control systems. In any case, the ability of the controller to operate in conditions of changing the parameters of the control object is with the determining factor of its use. The efficiency of the proposed controller is tested on an analog model, the Regulator ensures the stability of the dynamic characteristics of the control system when the transfer rate of the control object is changed by an order of magnitude higher and of a lesser degree. Permissible rules of changing time constants depend on the order The operator of the object and the degree of departure of the coefficient of transfer of the object from the nominal value. At the nominal value of the coefficient, the change in the constant time of the object by 2 times in both directions does not actually affect the nature of the dynamic processes in the system. The development of the regulator's electrical circuitry is at the stage of a technical proposal. Claims of the Invention Regulator containing the first meter connected in series, the error controlled by the amplifier, the object whose output is connected to the second input of the first error meter whose output is connected to the module allocation unit, the key whose output through the first filter is connected to the control input controlled amplifier, characterized in that, in order to increase the dynamic accuracy of the regulator, a threshold device and a second filter connected in series are inserted into it and the second P measures l The error, a second input coupled to an output of the object as well. the exit is with the information input of the key, the control input of which is connected to the output of the module allocation unit through a threshold device. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 225293, cl. G 05 B 13/00, 1967.
2.Авторское свидетельство СССР 9 750428, кл. G 05 В 11/01, 1978 (прототип).2. Authors certificate of the USSR 9 750428, cl. G 05 B 11/01, 1978 (prototype).
VV
Выход устройства г Output device g
Выход Output
П П tT t