SU954929A2 - Регул тор с переменной структурой - Google Patents

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке систем автоматического управле- . ния нестационарными объектами при наличии больших внешних возмущений.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные формирователь линии переключения, блок сравнения знаков, переключатель и сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом блока сравнения знаков и с выходом формирователя сигнала управления, входы которого подключены к соответствующим входам :формирователя линии переключателя, и по ными параметрами) и обеспечивается выбор режима управления в зависимости от режима движения и сигналов управления и переключения ^1].

Известный регулятор имеет невысокую точность, недостаточное быстродействие i и ограниченную устойчивость.

Управление, осуществляемое таким регулятором, является статическим, вследIQ ствие чего неравенство нулю статической шибки в установившемся режиме Х«уст О обуславливает смещение характеристик регулятора относительно разнополярных вариаций задающих воздейст1₅ 1 вий, что ухудшает процесс регулирования, Кроме того, в регуляторе отсутствует следовательно соединенные источник опорного сигнала и пороговое устройство, второй вход которого соединен с выходом формирователя сигнала управления, а вы- 20 ход которого соединен со вторым входом переключателя. В этом регуляторе имеют< ся два канала управления с переменной структурой и функциональный с постояи возможность ограничения производных ;в движении фазовых координат при наличии больших возмущений.

Цель изобретения - повышение точности, устойчивости и быстродействия регулятора. ,

Поставленная цель достигается тем, что в известный регулятор вводятся по3 следовательно соединенные интегратор, вход которого соединен с первым входом формирователя сигнала управления, и ограничитель, выход которого соединен с третьим входом сумматора. 5

Формирователь линии переключения состоит из последовательно соединенных первого усилителя, вход которого соединен с первым входом формирователя линии переключения, и сумматора, выход ,10 которого соединен с выходом формирователя линии переключения, и последовательно соединенных второго усилителя, вход которого соединен со вторым входом формирователя линии переключения, и ¹⁵ ограничителя, выход которого соединен со вторым входом сумматора.

Такое подключение интегральной цепи сводит к нулю в установившемся режиме смещение характеристик составных эле- ²⁰ ментов, охваченных ею.

Введение ограничения по сигналу интегральной цепи обеспечивает большую эффективность ее при малых рассогласованиях системы, т.е. непосредственно по- ²⁵ вышение точности, а при больших рассогласованиях сохранение такой эффективности нежелательно вследствие усиления колебательных режимов и усиления отмеченного недостатка известного регуля- 30 тора. Устранение этого недостатка известного регулятора и повышение устойчивости достигается предлагаемой схемой формирователя линии переключения. Такое его построение определяет нелиней- 35 ную функцию линии переключения 5

6лС\х< + С₂(х_г)-Х₂, . где X < , х - фазовые координаты;

X _х - сигнал рассогласования системы;

х₂ = х₄ С< - const;

С₂ (х^ - нелинейный передаточный коэффициент, значение которого при больших сигналах носит убывающий характер.

Это обеспечивает более быстрое попа— ‘ дание изображающей точки на линию переключения S и ограничение сигнала Х₂ . ⁵⁰

На фиг. 1 изображена фазовая плоскость для пояснения движения изображающей точки; на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг. 3 - блоксхема формирователя линии переключения. ⁵⁵ На этих фигурах обозначены А - область режима работы канала с постоянными параметрами (функциональное управление);

- нескорректированная линия переключения, определяемая как х, + + Сз х 2 , где С. , С_г = con st ; S скорректированная линия переключения (скольжения), определенная выше, при этом внутри А С₂(Х₂ ) ='С₂. =const; Tq - участки траектории изображающей точки; ОЦ , а 2 - точки сопряжения разнородных управлений.

Схема содержит формирователь 1 линии переключения, блок 2 сравнения знаков, формирователь 3 сигнала управления, коммутатор 4, сумматор 5, пороговое устройство 6, переключатель 7, источник 8 опорного сигнала, интегратор 9, ограничитель 10, первый усилитель 11, второй усилитель 12, ограничитель 13 формирователя линии переключения, сумматор 14 формирователя линии переключения, причем U 4 - сигнал непрерывной компоненты управления, (Ц = -И б₂х₂, где d i, d 2 - передаточные коэффициенты по сигналам χ₄ и Х₂ соответственно; tl ? — сигнал дискретной компоненты управления; U т, - сигнал интегральной компоненты управления; б - выходной сигнал управления, б = U _А - И ₂ + U ₃ ; £ сигнал уставки.

Система работает следующим образом.

При наличии возмущающих и управляющих воздействий таких, что I , сигнал управления б с сумматора 5 выделяется по двум компонентам U _А и U 3 , т.е. б = U₁ + Li 3 , формируемым каналами линейного статического (блок 3) и нелинейного астатического (блоки 9 и . 10) управлений. Астатическая компонента U3 позволяет свести к нулю установившийся сигнал ошибки системы; т.е.

Х<усг ~ О, и, следовательно, у_СТ = х7уст = 0, и (Дуст = О, т.е. обеспечивается несмещение характеристик порогового устройства относительно начала координат.

При наличии воздействий, определяющих I U<l ^ £ формируется дополнительная компонента Ц₂ переменной структуры (блоки 6-8), коммутируемая блоками 1 и 2, формирующими сигналы переключения £> и логики соответственно. При этом б = U _А - U ₂ + U j и движение фазовых координат происходит в режиме , переключения (траектория Т_<, То,, фиг. 1) и скольжения (траектория , фиг. 1). При достижении £ система работает по линейному закону, как описано выше.

ω

Усилители 11 и 12 линейно изменяют сигналы х^ и х₂ соответственно.

Зона ограничения 13 в цепи сигнала не менее величины, соответствующей границе разделения режимов управления 5 (точжи а4 и а₂-фиг. 1). Введение этого ограничения, уменьшая угол наклона 5 к , ограничивает уровень сигнала X ₂ . Одновременно такая функциональная деформация линии переключения увеличи- ^,0 вает устойчивость и быстродействие попадания на нее изображающей точки (фиг. 2).

Предлагаемый регулятор с нелинейным астатическим каналом и нелинейным фор- 15 мированием линии переключения обеспечивает деформацию линии переключения 5, увеличивает устойчивость работы, повышает точность управления до 20 и быстродействие до 15%. 20

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано при раз работке систем автоматического ухфавлешш нестационарными объектами 1фи наличии больших внешних возмущений. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  регул тор с переменной структурой , содержащий последовательно соединенные фсрмирователь лини  переключени , блок сравнени  знаков, переключатель и сумматср, второй вход котсрого соединен со вторым входом блока сравнени  знаков и с выходом формировател  сигнала у15)авлени , входы котсрого подключены к соответствующим входам .-формировател  линии переключател , и последовательно соединенные источник опор ного сигнала и пороговое устройство, второй Вход которого соединен с выходом формировател  сигнала у1Ц)авлени , а выход которого соединен со вторым входом переключател . Б этом регул торе имеют с  два канала управлени  с переменной структурой и функциональный с посто  ными параметрами) и обеспечиваетс  выбс режима управлени  в зависимости от режима движени  и сигналов ухфавленн  и переключени  l. Известный регул т имеет невысокую точность, недостаточное быстродействие и ограниченную устойчивость. Ущэавление, осуществл емое таким регул тором,  вл етс  статическим, вследствие чего неравенство нулю статической сшибки в уставовивщемс  режиме уст О обуславливает смещение характеристик регул тора относительно раэнопол рных вариаций задающих воэдвйсх ВИЙ, что ухудшает процесс регул1фовг1ни , Кроме того, в регул торе отсутствует возможность ограничени  производных ;в движении фазовых кос динат при наличии . больших возмущений; Цель изобретени  - повьоиение точности , устойчивости к быстродействи  регул тора . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известный регул тор ввод тс  по395 следовательно соединенные интегратор, вход кгугорого соединен с первым входом формировател  сигнала управлени , и огр кнчитель, выход которого соединен с третьим входом сумматора. Формирователь линии переключени  состоит из последовательно соедшюнных первого усилител , вход которого соединен с первым входом формировател  линии переключени , и сумматора, выход которого соединен с выходом формировател  линии переключени , и последовательно соедиденных втсрого усилител , вход которого соединен со вторым входом формировател  линии переключени , и ограничител , выход которого соединен со втсрым входом сумматора. Такое подключение интегральной цепи сводит к нулю в установившемс  режиме смещение характеристик составных элементов , охваченных ею. Введение ограничени  по сигналу интегральной цепи обеспечивает большую эффективность ее при малых рассогласовани х системы, т.е. непосредственно новьЕнение точности, а при больших рассогласовани х сохранение такой эффективности нежелательно вследствие усилени  колебательных режимов и усилени  отмече1шого недостатка известного регул тора . Устранение этого недостатка известного регул тора и повышение устойчивости достигаетс  предлагаемой схемо формировател  линии переключени . Такое его построение определ ет нелинейную функцию линии переключени  5 SiC X -4-C2(Xi)-X X , X 7 - фазовые координаты; X - сигнал рассогласовани  системы; Хг х Q const, Cj (х - нелинейный передаточный коэффицие.нт, значение которого при боль ших сигналах носит убывающий характер Это обеспечивает более быстрое пoпa дание изображающей точки на линию пер ключени  5 и ограничение сигнала Xj На фиг. 1 изображена фазова  плоскость дл  по снени  движени  изображающей точки; на фиг. 2 - блок-схема гфе лагаемого регул тора; на фиг. 3 - блоксхема формировател  линии переключени  На этих фигурах обозначены А - область режима работы канала с посто нными па рамет;рами (функциональное управление); S4 5ц - нескорректирова1ша  лини  переклюени , определ ема  как , , где С , Сг const ; S корректированна  лини  переключашш ( скольжени ), определенна  вьвие, при том внутри А 2 ) С2. consi ; Т Тц- участки траектории изображающей точки; 01, а 7 точки оогф жени  азнородных управлений. Схема содержит формирователь 1 линии переключени , блок 2 сравнени  знаков , формирователь 3 сигнала управлени , коммутатор 4, сумматор 5, пороговое устройство 6, переключатель 7, источник 8 опорного сигнала, интегратор 9, ограничитель 10, первый усилитель 11, второй усилитель 12, ограничитель 13 формировател  линии переключени , сумматор 14 ф(5 мировател  линии переключени , причем и - сигнал непрерывной компоненты управлени , U 6 , где сЗ , d 2 - передаточные коэффициенты по сигналам к и К 2 соответственно; С/2 сигнал дискретной компоненты управлени ; Ui, - сигнал интегральной компоненты управлени ; (j - выходной сигнал управлени , (р U, -U2+Uj; сигнал уставки. Система работает следующим образом. При наличии возмущающих и управл ющих воздействий таких, что / -i , сигнал управлени  6 с сумматора 5 выдел етс  по двум компонентам U и U j т.е. 6 и + 11з , формируемым каналами линейного статического (блок З) и нелинейного астатического (блоки 9 и 10 ) управлений. Астатическа  компонента U-} позвол ет свести к нулю установившийс  сигнал ошибки системы; т.е. О, и, следовательно, х уст ист О, и О, т.е. обеспечиваетс  .несмещение характеристик порогового устройства относительно начала координат . При наличии воздействий, определ ющих I U J формируетс  дополнительна  компонента Ц 2 переменной структуры (блоки 6-8), коммутируема  блоками 1 и 2, формирующими сигналы переключени  S и логики (S соответстве1шо. При с; u - u,j4 и ./- |(Irt. If 3 и движение фазовых коордшгат происходит в режиме , переключени  (траектори  Т, Т,, фиг. l) и скольжени  (траектори  Tj, фиг. l). При дости -:внии |U J система работает по линейному закону, как описано вьиле. ют сигналы х и Хг соответственно. Зона ограничени  13 в цепи сигнала Xg не менее величины, соответствующей границе разделени  режимов утфавлени  (точки а .и 012-фиг. l). Введение store ограничени , уменьша  угол наклона 5 к х , ограничивает уровень сигнала Х . Одновременно така  функциональна  деформашш линии переключени  увеличивает устойчивость и быстродействие попадани  на нее изображающей точки ( фиг. 2). Предлагаемый регул тор с нелинейным астатическим каналом и нелинейным формированием линии переключени  обеспечивает деформацию линии переключени  5 , увеличивает устойчивость работы, повышает точность управлени  до 20 и быстродействие до 15%. Формулаизобретени  1. Регул тс с переменной структу.-рой по авт. св. № 849141, отличаю щ и и с   тем, что, с целью повыше$н т;

   линии переключени , и последовательно I соединенных второго усилител , вход ко- ;тсрого соединен с втqpым входом ф мйровател  линии переключени , и охраничител , выход которого соединен с вторым входом сумматчза.

   последовательно соединенные интегратор, вход соединен с первым входом формировател  сигнала управлени , и ограничитель , выход которого соединен с третьим входом сумматора.
2. 2. Регул тор по ц. 1, отличающий с   тем, что, с целью повышени  устойчивости и быстродействи  регул тора , формирователь линии переключени  состоит из последовательно соединенных первого усилител , вход которого соединен с первым входом формировател  пинки переключени , и сумматора, выход кото- . рого соединен с выходом формировател  Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство № 849141, кл. G 05 В 13/02, 1979 : (гфототип).

   фиа.д