Устройство для автоматического управления

Устройство для автоматического управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (») 589588 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240775(21) 2159789/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,0178,Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания 13Р1.78 (51) М. Кл.

0 05 В 11/14

Гааудиратввииый иавнтвт йаватн Миннатрав ййСР нв двина иаабратвинй и атнрытий (5З) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.П.Бойко, В.A.Ïåñêoâ и Н.И.Якубовская (71) Заявитель (54) устРОЙстВО для АВтОмАтическОГО упРАВления

Изобретение относится к области автоматики и может найти широкое применение в системах автоматического управления.

Известны устройства для автомати- 5 ческого управления, содержащие датчики, усилители, исполнительные элементы, генераторы импульсов, ключи, сумматоры jlj.

Недостатком этих устройств явля- 10 ется низкая точность их работы в переходном режиме.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные 15 датчик, усилитель, исполнительный элемент, выход которого подключен к входу датчика, генератор тактовых импульсов и ключ (2).

Недостатками известного устройства 20 являются небольшая точность работы . устройства в переходном режиме, а также уменьшение точности работы устройства в случае возникновения в нем колебаний, обусловленных наличием не- 25 линейных элементов (люфт, зона нечувствительности и др или при воздействии случайных помех на устройство.

Целью изобретения является повышение точности устройства. 30

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для автоматического управления содержит два пороговых элемента, фильтр высокой частоты, интегратор и два ключа, причем выход датчика соединен с входом первого порогового элемента и через первый ключ с входом интегратора, а через фильтр высокой частоты с входом второго порогового элемента, выход интегратора соединен с другим входом усилителя и через третий ключ соеди-. нен со своим входом, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом третьего ключа, а выход генератора тактовых импульсов через второй ключ соединен с управляющим входом первого ключа, выход второго порогового элемента соединен с управляющим входом второго ключа.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2aдиаграмма кривой динамической ошибки устройства С(Я ; на фиг. 2б - диаграмма выходного напряжения генератора тактовых импульсов ц (t) ; на фнг.

2в - диаграмма криво/ колебательной составляющей динамической ошнбкнЕ (а1; на фиг. За - диаграмма кривой динамической ошибки известного устройства

589588

C (t); на фиг. 36 — диаграмма кривой корректирующего потенциала на накопительном элементе известного устройства U Ю ; на фиг. 4а - диаграмма кривой динамической ошибки предлагаемо- 5 го устройства С (<) ; на фиг. 46 - с!ю диаграмма кривой корректирующего потенциала на интеграторе предлагаемого устройства Uö щ(О ..

Устройство для автоматического уп!

О равления содержит последовательно соединенные датчик 1, усилитель 2, исполнительный элемент 3, замкнутые обратной связью, генератор 4 тактовых импульсов, первый ключ 5, .первый пороговый элемент 6, второй пороговый элемент 7, фильтр 8 высокой частоты, интегратор 9, второй ключ 10, третий ключ 11, причем выход датчика

1 соединен с входом порогового элемента 6 и через ключ 5 с входом интегратора 9, а через фильтр высокбй частоты 8 с входом порогового элемента 7, выход интегратора 9 соединен с другим входом усилителя 2 и че- Ы рез ключ 11 соединен со своим входом, выход порогового элемента 6 соединен с управляющим входом ключа 11, а выход генератора тактовых импульсов 4 через ключ 10 соединен с управляющим 30 входом ключа 5, выход порогового элемента 7 соединен с управляющим входом ключа 10.

Рассмотрим работу устройства для автоматического управления, изображекного на фиг. 1. На вход устройства подается задающее воздействие, например: в виде вращения вала датчика по закону ф((), . Датчик 1 сравнивает задающий закон g.(g) и закон на выходе системы Jb(t) и разница этих законов;

Ц1)сЦ4.)- p(4} в виде напряженйя рассогласования с датчика l поступает на усилитель 2. игнал с выхода усилителя 2 поступает на исполнительный элемент 3. Таким образом, закон на выходе устройства повторяет задающий закон с динамической ошибкой R(t),(см.фиг.2а) .

Для уменьшения динамической сшиб= ки служит параллельное корректирующее звено, выполненное в виде дискрет-50 ного накопителя, состоящего из генератора 4 тактовых импульсов, ключа 5 и интегратора 9. В качестве накопительного элемента используется интегратор. 55

Коррекция динамической ошибки в устройстве.для автоматического управления осуществляется следующим образом. Сигнал с датчика 1, пропорциональный динамической ошибке устрой- 60 ства, через ключ 5 поступает на ин. тегратор 9.

На управляющий вход ключа 5 через ключ 10 с генератора 4 тактовых импульсов поступают импульсы 0 (4) ген

66 (см. фиг. 26) . В момент прихода импульса с генератора 4 тактовых импульсов ключ 5 открыт и пропускает сигнал ошибки E(g) на вход интегратора 9. Период генератора 4 тактовых импульсов устанавливают равным или больше длительности переходного цроцесса устройства. Таким образом на интеграторе 9 происходит накопление динамической ошибки с частотой, определяемой частотой генератора 4 тактовых импульсов.

Выходное напряжение интегратора 9, пропорциональное суммарной динамиче» ской ошибке, поступает на вход усилителя 2 и под воздействием этого напряжения исполнительный элемент 3 корректирует закон изменения выходной величины, и таким образом уменьшается динамическая ошибка.

Устройство в переходном режиме мо- !

/ жет находиться в режиме насыщения длительный промежуток времени, и в известном устройстве на накопительном элементе, выходное напряжение Ц (} (см. фиг. Зб), пропорциональное суммарной динамической ошибке, может достичь значительного уровня. И хотя в устройстве в момент прихода тактового импульса (момент .времени t на фиг. 3a) ошибка С (t) уже изме.-. нила свой знак, на йЧаопктельном эле.менте корректирующий потенциал Q Щ ю„(t4) сохранит свой знак, а это, в свою очередь, приведет к перерегулированкю в устройстве, т.е.,к резкому увеличению ошибки С „ (4) . от..момента времени С до t . (см.фкг.3a).

Перерегулирование в.устройстве может возникнуть и в том случае, когда в момент прихода тактового, импульса (напркмер, момент времени t ка фиг.2а) в устройстве возникло колебание или на систему подействовала случайная кратковременная помеха.

В этом случае накопительный элемент в момент времени 1 просуммирует это случайное колебание с накопленной ошибкой от момента времени

t > до t (см. фиг. 36). и на уст» ройство будет воздействовать потенциал,щ (С - t,o ), который приведет к перерегулированию в устройстве, т.е. к резкому увеличению ошибки (.,з,, (4) от íTà вр ени tlî до 412 (см ° фкг. За).

Чтобы избежать перерегулирования в переходном процессе, в устройство введен пороговый элемент 6, который в том случае,! когда величина ошибки превышает заранее установленный nopoz

+Ю, ((см. фиг. 4а), замыкает через ключ ll вход и выход интегратора 9.

В этом случае корректирующий потенциал будет равен нулю до тех пор, пока величина ошибки не станет мень ше установленного уровня. ВелиЧина

589588 этого уровня зависит от конкретных свойств системы и режимов ее работы, Как видно лз диаграмм, приведенных на фиг. 4, до тех пор, пока динамическая ошибка будет больше установ. ленного — lf 1,,корректирующий потенциал U „(),от момента времени до момента t будет равен нулю, С момента прихода тактового импульса (в момент времени ) начинается коррекция устройства.

Чтобы избежать перерегулирования в устройстве в том случае, когда в момент прихода тактового импульса в устройстве возникло колебание или помеха, колебательная составляющая динамической ошибки или помеха вьщеля« ется с помощью фильтра,8 высокой час-, тоты (см. фиг. 2в), а пороговым эле, ментом 7 управляется ключ 10 так, что если колебание или помеха в системе превышает установленный на пороговом элементе 7 уровень «+Q > (см. фиг.2в ключ 10.закрыт и на у авляющий вход ключа 5 не поступает сигнал с выхода .генератора 4 тактовых импульсов и сигнал ошибки через ключ 5 не поступает на вход интегратора 9, т.е. на интеграторе 9 сохранится предыдущее значение корректирующего потенциала (как видно йз фиг ;.,4б)< «(Ф»* " < »

Использование новых элементовдвух пороговых элементов, фильтра высокой частоты, интегратора и двух ключей выгодно отличает предлагаемое устройство, так как позволяет избежать перерегулирования в устройстве в переходном режиме, при наличии в системе колебаний, а также при воздействии на устройство случайных помех, т.е. в конечном счете повысить точность устройства.

Формула изобретения

Устройство для.автоматического управления, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, исполнительный элемент, выход которого под)0 ключен к входу датчика, генератор тактовых импульсов и ключ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит два пороговых элемента, фильтр высокой

»8 частоты, интегратор и два ключа, причем выход датчика соединен с входом первого порогового элемента и через первый ключ с входом интегратора, а через фильтр высокой частоты с входом ,@ второго порогового элемента, выход интегратора соединен с другим входом усилителя и через третий ключ соединен со своим. входом, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом третьего ключа, а выход генератора тактовых импульсов через второй ключ соединен с управляющим входом первого ключа, выход второго порогового элемента соединен с управ ляющнм входом второго ключа.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе:

1. В.Н.Бессекерский. E.Ï.Ïîïîâ, Теория систем автоматического регу:лирования, Наука, М., 1966, с.328-333.

2. Авторское свидетельство 9317050, кл. 6 05 Р 1/10, 13.06.71.

589588 сс

Составитель В-.Васильев

Р акто Н.Хл ова текред З.Фанта Ко екто С.Гарасиняк .Заказ 391/34 тираж И33 Подписное

1NHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра окая.наб. . 4 5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4