Система автоматического регулирования

Система автоматического регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к автоматическому регулированию. Известна система автоматического регулирования (Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. Наука. 1988 г., стр.8 рис 1.1.6), в которой управляющий сигнал представляет собой сумму сигналов ошибки системы и квадрата ошибки системы. Недостатком известных систем является то, что с изменением коэффициента передачи системы с изменением ошибки изменяются запасы устойчивости системы, меняется колебательность, что вынуждает уменьшать суммарный коэффициент передачи, уменьшать точность и быстродействие.

Известны также системы подчиненного регулирования (Фрер Ф. и Оттенбургер Ф. Введение в электронную технику регулирования. «Энергия» 1973 г.), в которых за счет последовательных корректирующих устройств системы настраиваются на модульный оптимум. Недостатком этих систем является зависимость параметров настройки и характеристик систем от некомпенсируемой постоянной времени, от которой зависит коэффициент передачи и быстродействие системы.

Решаемая задача - устранение зависимости от ошибки системы характеристик скорректированной системы, настраиваемой на модульный оптимум, при всех значениях ошибки системы.

Технический результат - повышение быстродействия и точности системы при сохранении модульного оптимума при любых значениях ошибки системы.

Этот технический результат достигается тем, что в системе автоматического регулировании, содержащей первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом системы, объект регулирования и первое устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, а второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования. Система автоматического регулирования отличается тем, что минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования.

На фиг.1 приведена схема системы автоматического регулирования. Система автоматического регулирования содержит объект регулирования 1, первое устройство сравнения 2, входы которого соединены с источником 3 входного сигнала и выходом объекта регулирования, устройство суммирования 4, первый вход которого через устройство 5 выделения модуля и первый усилитель 6 соединен с выходом первого устройства сравнения 2, второй вход устройства 4 соединен с устройством задания 7 постоянного коэффициента, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства 8, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения 2, а выход соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения 9, выход которого соединен с входом объекта регулирования 1, а минусовой вход через второй усилитель 10 соединен с выходом второго множительного устройства 11, первый вход которого соединен через дифференциатор 12 с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня 13 с выходом устройства суммирования.

Система автоматического регулирования работает следующим образом: в первом устройстве сравнения 2 выявляется ошибка регулирования ε=g-x, где g - входной сигнал, поступающий с источника 3 входного сигнала, x - регулируемая координата, поступающая с выхода объекта регулирования 1.

На первом входе устройства суммирования 4 с помощью устройства 5 выделения модуля и первого усилителя 6 формируется сигнал С 0 | ε | = С 0 ε ⋅ s i g n ε . На второй вход устройства суммирования поступает сигнал С₁ с устройства задания 7 постоянного коэффициента, в итоге на выходе устройства суммирования 4 формируется сигнал U 1 = C 1 + C 0 | ε | , а на выходе первого множительного устройства 8 формируется сигнал U 2 = ε ( C 1 + C 0 | ε | ) = ε ⋅ k 1 ( ε ) , который соответствует введению в цепь ошибки ε звена с коэффициентом передачи, меняющимся с изменением этой ошибки. Одновременно с этим формируется сигнал обратной связи по скорости изменения регулируемой координаты U₃=k₃px.

В результате передаточная функция замкнутой системы при передаточной функции разомкнутой системы W ( p ) = k 0 p 2 будет иметь вид: Ф ( p ) = x g = 1 1 k 1 k o p 2 + k 3 k 1 p + 1 .

Представив знаменатель Ф ( p ) в виде Т²p²+2ξТр+1 и приняв как при настройке на модульный оптимум ξ = 1 2 , получим T = 1 k 1 k o ,

2 ξ T = 1 2 k 1 k o = k 3 k 1 и требуемый коэффициент обратной связи по скорости

k 3 = k 1 2 k o = С 1 + С 0 | ε | 2 k o соответствует настройке на модульный оптимум при любых значениях ошибки ε и коэффициента передачи k 1 = С 1 + С 0 | ε | .

В результате в системе автоматического регулирования при больших ошибках ε обеспечивается большой коэффициент передачи за счет С 0 | ε | , чем достигается увеличение быстродействия, при малых ошибках обеспечивается малый коэффициент передачи за счет С₀ и тем самым малое влияние помех и в то же время настройка на модульный оптимум при любых ошибках и всех коэффициентах передачи. При обычной настройке на модульный оптимум отклонение коэффициента передачи от оптимального значении ведет или к уменьшению быстродействия или к недопустимой колебательности системы.

Система автоматического регулирования, содержащая объект регулирования, первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом объекта регулирования, и устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования, отличающаяся тем, что минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования.