SU974335A1 - Релейна система автоматического регулировани - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в оборудовании для автопилотирования летательных аппаратов.

Известны релейные системы автомата- ⁵ ческого регулирования, построенные на основе использования инвариантных свойств релейной системы, работающей в колебательном режиме Г1] .

Недостаток известных систем — низкая точность.

Наиболее близкой к предлагаемой является релейная система автоматического регулирования, содержащая задатчик, последовательно . соединенные первый источник питания, первое реле, первый сумматор, и исполнительный орган, выход которого соединен со входом объекта, ^подключенного выходом к последовательно соединенным датчику, первому элементу сравнения, фильтру и первому функциональному преобразователю, последователь— но соединенные первый задатчик уровня ограничения, второй элемент сравнения, первый усилитель с переменным коэффициентом, первый индикатор, последовательно соединенные генератор, фазометр, второй функциональный преобразователь, интегратор, последовательно соединенные второй источник питания, второе реле, второй сумматор, последовательно соединенные второй источник уровня ограничения, третий элемент сравнения, второй усилитель с переменным коэффициентом, второй индикатор, выход задатчика соединен со вторым входом первого элемента ’сравнения, второй вход первого функцио¹⁵ нального преобразователя подключен к выходу второго элемента сравнения, второй вход фазометра соединен со вторыми входами первого реле и третьего элемен— ₂₀:Та сравнения и с выходом второго функционального преобразователя, выходы фазометра, генератора и интегратора соединены соответственно со вторыми входами второго усилителя с переменным коэфз f фициентом, со вторым входом второго сумматора и со вторым входом первого сумматора [ 2 ] .

Недостатком известной релейной систеп мы автоматического регулирования является ограниченность ее функциональных возможностей при изменении в широком диапазоне параметров линейного объекта первого порядка. Это вызвано наличием зоны нечувствительности у первого и вто рого реле.

Нель изобретения - расширение функциональных возможностей релейной системы автоматического регулирования.

Эта цель достигается путем дополнительного введения фильтра с переменны-.· ми параметрами и последовательно’ соединенных функционального элемента и третьего усилителя с переменным коэффициентом, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, а выход - ко. второму входу второго реле и ко вторым входам первого усилителя с перем енным коэффициентом и второго элемента сравнения, выход фильтра -с переменными параметрами соединен со вторым входом второго функционального преобразователя, а первый и второй входы - соответственно с выходами второго сумматора и третьего элемента сравнения, вход го элемента подключен к метра.

На чертеже приведена схема релейной системы автоматического регулирования.

Релейная система автоматического регулирования содержит объект (например, летательный аппарат) 1, исполнительный орган (например, рулевая машина) 2, первый сумматор 3, первое реле 4, первый источник питания 5, интегратор 6, третий элемент сравнения 7, второй задатчик уровня ограничения 8, второй функциональный преобразователь (напри- , мер, на операционном усилителе) 9, фазометр 10, фильтр с переменными параметрами (например, на операционном усилителе) 11, второй усилитель с переменным коэффициентом 12, второй индикатор 13, второй сумматор 14, генератор 15, второй источник питания 16, второе реле 17, функциональный элемент (например, на пороговых элементах) 18, первый усилитель с переменным коэффициентом 19, первый индикатор 20, третий усилитель с переменным коэффициентом 21, первый функциональный преобразователь (например, на операционном to

IS функциональновыходу фазо- структурная

974335 4 усилителе) 22, второй элемент сравнения (например, пороговый элемент и операционный усилитель) 23, первый задатчик уровня ограничения 24, фильтр (например, на операционном усилителе) 25, датчик (например, углойой скорости) 26, первый элемент сравнения 27 и задатчик 28.

Система работает следующим образом. Регулирующее воздействие на объект 1 осуществляет исполнительный орган 2 в соответствие с сигналами, поступаю шими на его вход через первый сумма- , тор 3 с сигнального и управляющего входов реле 4. .

На сигнальный вход первого реле 4 подается напряжение с первого источника питания 5.

На управляющий вход реле 4 поступает сигнал со второго реле 17 после преобразования во втором сумматоре 14, в фильтре с переменными параметрами 11 и во втором функциональном преобразователе 9. Напряжение на сигнальный вход реле 17 поступает со второго источника питания 16. Сигнал на управляющий вход реле 17 поступаем с первого элемента сравнения 27 после· преобразования в фильтре 25, в первом функциональном преобразователе 22 и в третьем усилителе с переменным коэффициентом 21. В первом элементе сравнения. 27 сигнал формируется в вице соотношения или разности сигналов с датчика 26 и задатчика 28.

Колебания с генератора 15 линеаризуют характерйстики реле 4 и 17.

За счет введения колебаний с генератора 15 на вход второго сумматора 14 обеспечиваются условия неизменности общего коэффициента передачи системы.

Сигналом с фазометра -в соответствие с алгоритмом, рассчитанным из условия неизменности фазы колебаний на управляющем входе первого реле 4, корректируется коэффициент передачи второго функционального преобразователя 9. Поскольку числитель передаточной функции цепи из параллельно соединенных первого реле 4 и интегратора 6 аналогичен знаменателю передаточной функции линейного объекта первого порядка 1, то в системе обеспечиваются условия инвариантности К изменению постоянной времени объекта 1. Для сохранения неизменным общего коэффициента передачи разомкнутой Ьис темы сигналом с. фазометра в соответствие с обратной зависимостью, реализованной на функциональном элементе 18, корректив руется коэффициент передачи третьего усилителя 21. Таким образом, в релейной системе выполняются условия инвариантности к изменению параметров объекта 1. Это свойство позволяет реализовать с помощью индикаторов 13 и 20 выделение информации соответственно о постоянной времени и коэффициенте передачи объекта 1. '

Расширение функциональных возможностей релейной системы в широком диапазоне измерения параметров объекта 1 достигается за счет устранения влияния зоны нечувствительности реле 4 и 17. Для этого уровень сигналов с задатчиков^ ограничения 8 и 24 выбирается равным кЛшимально допустимой амплитуде колебаний на управляющем входе соответственно реле 4 и 17. Сигналы с элементов сравнения 7 и 23, сформированные в результате сравнения сигналов с задатчиков уровня 8 и 24 с текущим значением амплитуды колебаний на управляющем входе реле 4 и 17, будут только при текущем значении амплитуды колебаний в системе, ниже минимально допустимого уровня. Этими сигналами корректируются соответственно параметры фильтра 11 и коэффициент передачи функционального преобразователя 22, а для Выделения информации о параметрах объекта - коэффициент передачи усилителей 12 и 19.

Фильтр 25 обеспечивает требуемую амплитуду колебаний на управляющем входе реле 17.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении реализовано инвариантное управление в широком диапазоне изменения параметров линейного объекта первого порядка. Этим самым, например, улучшаются технико-экономические показатели средств автопилотирования.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и может быть использовано, например, в оборудовании дл  автопилотировани  летательных аппа- Известны релейные системы автоматического регулировани , построенные на основе использовани  инвариантных свойст релейной системы, работающей в колебательном режиме til . Недостаток известных систем - низка  точность. Наиболее близкой к предлагаемой  в л етс  релейна  система автоматического регулировани , содержаща  задатчшс, последовательно соединенные первый источник питани , первое реле, первый сумматор, и исполнительный орган, Bbtход которого соединен со ьходом о(:гьекта, dподключенного выходом к последователь но соединенным датчику, первому элементу сравнени , фильтру и первому функциональноког преобразователю, последователь- но соединенные первый задатчшс уровн  ограничени , второй элемент сравнени , первьй усилитель с переменным коэф4ициентом , первый индикатор, последовательно соединенные генератор, фазометр. второй функциональный преобразователь, интегратор, последовательно соединенные второй источник питани , второе реле, Бторой сумматор, последовательно соединенные второй источник уровн  ограничени , третий элемент сравнени , второй усилитель с переменным коэффициентом, второй индикатор, выход задатчшса соедннен со BTopbiM входом первого элемента сравнени , второй вход первого функцио нального преобразовател Подключен к выходу второго элемента сравнени , второй вход фазометра соединен со вторыми входами первого реле и третьего элемев- сравнени  и с выходом второго функционального преобразовател , вьпсоды фазометра, генератора и интегратора соединепы соответственно со вторыми входамн второго усилител  с переме1шым коэф3 I97 фициентрм, со вторым входом второго сумматора и со вторым входом первого сумматора С 2 3 . Недостатком иавес-гаой релейной систе мы аычэматического регулирований  вл етс  ограниченность ее функциональных возможностей при изменении в широком диапазоне параметров линейного объекта первого . Это вызвано наличием зоны нечувствительности у первого и вто рого реле. Цель изобретени  - расширение функциональных возмоз1шостей релейной систе мы автоматического регулировани . Эта цель достигаетс  путем дополййтельного введени  фильтра с переменными параметрами и последовательно соедине1шых функционального элемента и третьего усилител  с переменным коэф .фидиентом, второй вход которого подютючен к выходу первого функционального преобразовател , а вькод - ко. второму входу второго реле и ко вторым входам первого усилител  с переменным коэффициентом и второго элемента сравнени , выход фильтра « переменными параметрам соединен со вторым входом второго функ-, ционального преобразовател , а первый и второй входы - соответственно с выходами второго сумматора и третьего элемента сравнени , вход функционального элемента подключен к выходу фазометра . На чертеже приведена структурна  схема релейной системы автоматического регулировани . Релейна  система автоматического регулировани  содержит объект (например , летательный аппарат) 1, исполнительный орган (например, рулева  машина ) 2, первый сумматор 3, первое реле 0, первый источшос питани  5, интегратор 6, третий элемент сравнени  7, второй задатчик уровн  ограничени  8, .втор функциональный преобразователь (например , на операционном усилителе) 9, фазометр 10, фильтр с переменными параметрами (например, на операционном усилителе) 11, второй усилитель с переменным коэффициентом 12, второй индика тор 13, второй сумматор 14, генератор 15, второй источник питани  16, второе реле 17, функциональный элемент (например , на noporoBbix элементах) 18, первый усилитель с переменным коэффицнентом 19, первый индикатор 20, третий усилитель с переменным коэффициензом 21, первый функциональный преобрадователь (например, на операционном 54 усилителе) 22, второй элемент сравнени  (1юпример, пороговый элемент и операционный усилитель) 23, первый задат чик уровн  ограничени  24, фильтр (например , на оперсдионном усилителе) 25, датчик (например, углобой скорости) 26, первый элемент сравнени  27 и задатч к 28. Система работает следующим образом. Регулирующее воздействие на объект 1 осуществл ет исполнительный орган 2 в соответствие с сигналами, поступаю щими на его вход через первый сумма- . тор 3 с сигнального и управл ющего входов реле 4. Ца сигнальный вход первого реле 4 подаетс  напр жение с первого источника питани  5. 1 На управл ющий вход реле 4 поступаег сигнал со второго реле 17 после преобразовани  во втором сумматоре 14, в фильтре с переменными параметрами 11 и во втором функциональном преобрааователе 9. Напр жение на сигнальный вкод реле 17 поступает со второго источника питани  16. Сигнал на управл ющий вход реле 17 поступает с первого элемента сравнени  27 после-преобразовани  в фильтре 25, в первом функциональном преобразователе 22 и в третьем усилителе с переменным коэффициентом 21. В первом элементе сравнени . 2.7 сигнал формируетс  в вице соотношени  или раэнсюги сигналов с датчика 26 и аадагчика 28. Колебани  с генератора 15 линеаризуют характеристики реле 4 и 17. За счет введени  колебаний с генератора 15 на вкод второго сумматора 14 обеспечиваютс  услови  неизменности общего коэффициента передачи системы. Сигналом с фазометра -в соответствие с алгоритмом, рассчитанным из услови  неизменности фазы колебаний на управл ющем входе первого реле 4, корректируетс  коэффициент передачи второго функционального преобразовател  9. Поскольку числитель передаточной функции цепи из параллельно соединенных первого реле 4 и интегратора 6 аналогичен знаменателю передаточной функции линейного объекта первого пор дка 1, то в системе обеспечиваютс  услови  инвариантности К изменению посто нной времени объекта 1. Дл  сохранени  неизменным общего коэффициента передачи разомкнутой Ьис темы сигналом с. фазометра в соответствие с обратной аавнсимостью, реализованной на функциональном элементе 18, корректируетс  коэффициент перепачи третьего усилител  21. Таким образом, в релейной системе выполн ютс  услови  инвари антности к изменению йараметров объекта 1. Это свойство позвол ет реализоват с помошвю индикаторов 13 и 2О выделение информации соответственно о посто н ной времени и коэффициенте передачи объ екта 1. Расширение функциональных возможностей релейной системы в широком диапазоне измерени  параметров объекта 1 достигаетс  за счет устранени  вли ни  зоны нечувствительности реле 4 и 17. Дл  этого уровень сигналов с задатчикоВ ограничени  8 и 24 выбираетс  равным кЛ1нимально допустимой амплитуде колебаний на управл ющем входе соответственно реле 4 и 17. Сигналы с элементов сравнени  7 и 23, сформ1фованные в результате сравнени  сигналов с задат чиков уровн  8 и 24 с текущим значением амплитуды колебаний на управл ющем входе реле 4 и 17, будут только при текущем значении амплитуды колебаний в системе, ниже минимально Допусти мого уровн . Этими сигналами корректируютс  соответственно параметры фильтра 11 и коэффициент передачи функцио- нального преобразовател  22, а дл  Выделени  информации о параметрах объекта - коэффициент передачи усилителей 12 и 19. Фильтр 25 обеспечивает требуемую амплитуду колебаний на управл ющем входе реле 17. .Таким образом, в предлагаемомтехническом решении реализовано инвариантное управление в широком диапазоне изменени  параметров линейного объекта первого пор дка. Этим самым, например, улучшаютс  технико-экономические показатели средств автопилотировани . Формула изобретени  Релейна  система автоматического регулировани ,, содержаща  задатчнк, по- следовательно соединенные первый источник питани , первое реле, первый сумматор и исполнительный орган, выход которого соединен со входом объект подклю ченного выходом к последовательно сое- диненным датчику, первому элементу

   974335 сравнени , фильтру и первому функциональному преобразователю, последовательно соединенные первый задатчик уровн  ргра1тчени , второй элемент сравнени , первый усилитедь с переменным коэффициентом первый индикатор, последовательно соединенные генератор, фазометр, второй функциональный преобразователь, интегратор , последовательно соединенные второй источник питани , второе реле, второй сумматор, последовательно соединенные второй задатчик уровн  ограничени , третий элемент сравнени , второй усилитель с переменным коэффициентом, второй индикатор, выход задатчика соединен со вторым входом первого элемента сравнени , второй вход первого функционального преобразовател  подключен к выходу второго элемента сравнени , второй вход фазометра соединен со вторыми входами первого реле и третьего элемента сравнени  и с выходом второго функционального преобразовател , выходы фазометра, генератора и интегратора соединены соответственно со вторым входом второго, усилит.ел  с переменным коэффициентом, со вторым входом второго сумматора и со вторым входом первого сумматора., отличающа с  там, что, с целью расширени  функциональных возможностей, релейна  система дополнительно содержит фильтр с переменными параметрами и последовательно соединенные функциональный элемент и тре-. тий усилитель с переменным коэффициентом, второй вход которого подключён к выходу первого функционального преобразовател , а выход - ко второму входу второго реле и ко вторым входам первого усилител  с переменным коэффициентом и второго элемента сравнени , выход фильтра с переменнь1ми параметрами соединен со вторым входом второго функционального преобразовател , а первый и второй входы - соответственно с выходами второго сумма- Q тора и третьего элемента сравнени , выход функционального элемента подключен к выхойу фазометра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 391533, кл. G 05 В 11/16, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 661502, кл. 05 В 11/16, 1980 (прототип).