Регулятор с переменной структурой

Регулятор с переменной структурой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

748346 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 040578 (21) 2608941/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 150780.бюллетень 14о 26

Дата опубликования описания 150780 (51)М. Кл.

G 05 В 13/00

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК Е2-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ф.А. Шаймарданов, A.È. Фрид, З.И. Зугман и В.A. Елкин (71) Заявитель

Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (54) РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ!

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть применено в регуляторах с переменной структурой, предназначенных для управления различными объектами.

Известен регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные входное сравнивающее устройство с блоком звеньев коррекции и устройство формирования сигнала переключения, к выходу которого подключены управляющие входы усилителей-преобразователей с логическими коммутационными устройствами, выходы которых подключены ко входам промежуточного сумматора,выход которого подключен через блок дифференциаторов ко входу исполнительного механизма $1) .

В этом регуляторе происходит переключение на линейную устойчивую структуру вблизи гиперплоскости переключения. Эта мера позволяет уст-. ранить аварийную ситуацию в том слу- 25 чае, если сигнал переключения по абсолютной величине меньше, чем переключаемый сигнал. Однако аварийная ситуация может .быть связана с включением неустойчивей структуры при 39 одинаковых знаках регулируемой координаты и ее производных. В этом случае сигнал переключения, представляющий иэ себя сумму переключаемых координат, со временем станет больше, чем отдельные составляющие. Тем самым сохранится возможность для возникновения аварийной ситуации при постоянном включении неустойчивой структуры.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является регулятор с переменной структурой f2), содержащий устройство сравнения, выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного усилителя, переключающего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со входом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входаМи релейных сигналиэаторов, выход первого релейного сигналиэатора связан со вторым входом релейного усилителя через первый ключ, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, выход второго сигналиэатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемен748346 та равнозначности, второй вход кото рого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом первого элемента

И, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализа1

5 тора, а выход соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя.

Недостатком этого регулятора является его малая надежность из-за возникновения аварийной ситуации при отказе типа "замыкание" в переключающем устройстве и постоянном включении неустойчивой структуры, либо при отказе типа "обрыв" в прямой цепи регулятора, либо при отказе в цейи управления вторым ключом, из-за чего он будет все время разомкнут и, следовательно, с выхода регулятора будет идти нулевой сигнал.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора путем исключения аварийных ситуаций при отказах регулятора с переменной структурой, работающего в скользящем режи- 25 ме.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор с переменной структурой содержит три компаратора, второй элемент равнозначность, элемент неравнозначность, второй элемент И, устройство временной задержки и самоблокирующий ключ, причем входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с вы- З5 ходами дифференциатора, устройства сравнения и релейного усилителя,вы .хбды первбго и второго компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента равнозначность, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент неравнозначность соединен с выходами второго и третьего компаратора, а выход второго элемента И сое- 45 динен через устройство временной задержки с первым входом самоблокирующего ключа, второй вход которого свя зан о выходом переключающего устройства, а выход подключен к третьему 50 входу релейного усилителя.

Блок-схема регулятора, представленная на чертеже, содержит устройство сравнения 1, дифференциатор 2, первый, второй, третий ь четвертый релейные сигнализаторы 3, 4, 5,6, первый, второй и третий компараторы

7, 8, 9, переключающее устройство

10, элементы равнозначность 11, 12, элементы неравнозначность 13, второй 40 и первый элементы И 14, 15, устройство временной з;-;держки 16, самоблОкирующийся ключ 17, первый и второй ключи 18, 19, релейный усилитель

20.

Сигнал рассогласования х, диффе ренцируется в дифференциаторе 2.

На выходе переключающего устройства 10 формируется сигнал Ixlsigri. (T< х +X), первый релейный сигнализатор 3 формирует сигнал Sign (lal + ь1хl- о ),второй релейный сигнализатор

4 — Sign (TÄx + х ),,третий релейный сигнализатор 5 — 5 i gn (Ть X+ X ), четвертый релейный сигнализатор 6 (ixi+1õ) - Е.), где о < 6 и

72 )

На выходе первого компаратора 7 выделяется Sign x на выходе второго компаратора 8 — Sign x,, на выходе третьего компаратора 9 — Sign u

Элемент равнозначности 12 и неравнозначности 13 и первый элемент И 15

Формируют признак А, по которому осуществляется управление сомоблокирующимся ключом 17:

А=О,при(КХ >ОЛхи>0)Чхх<0, A = <, пР и (ХX ) Oh Xu ) 0), Самоблокирующийся ключ 17 замкнут

Э если A=O, и разомкнут, если A = 1. Для исключения ложных срабатываний применено устройство временной задержки 16, на выходе которого формируется сигнал вида

0,пРи) к) )к1< Е vsign(t.х+к1 в

Х ь ) х l sig n (Т X Ф К)

ПРИ Р )X)%(X) X)hA=O

<К+ P

Я

X.р,ПРи Я с 1М+ ) К! < О Л si g n (t k+ X)

=sign(T

/ где М вЂ” амплитуда выходного сигнала релейного усилителя 20 при разомкнутом самоблокирующемся ключе 17;

ы и р-.коэффициенты передачи устойчивой и неустойчивой структур соответственно; (et p) /2 и (g-р)/2 — весовые коэффициенты сигналов, поступающих на первый и второй входы релейного усилителя 20 соответственно после устройства сравнения 1 и самоблокирующегося ключа 17 при единичном коэффициенте обратной связи релейного усилителя 20.

Аварийная ситуация в СПС возникает в том случае, если при одинаковых знаках х и х включается

Р--структура, так как этим областям фазового пространства соответству- ют расходящиеся участки фазовых траекторий.

Если р < О, то знак О противоположен знаку X . Поэтому сочетание

ХК) О, au<0 свидетельствует о возможности аварийной ситуации. При этом с выхода логической схемы равнозначности 8 выдается сигнал на размыкание ключа

748346

17. В системе работает только устой- чивая структура.

При аппаратурной реализации изобретения, например на интегральных микросхемах, объем вновь введенной, по сравнению с прототипом, аппарату- 5 ры составляет около 15%. Это обеспечивает высокую достоверность схемы контроля.

Средняя наработка на отказ повышается примерно в два раза. Применительно, например, к регуляторам газотурбинных двигателей, что означает повышение гарантийного ресурса работы системы регулирования также в 2 раза (от 2000 ч до 4000ч).Принимая ориентировочно стоимость каждого агрегата 3000 руб., летное время одного самолета 30 000 часов, парк самолетов, использующих данный двигатель и агрегат, 100 штук, легко убедиться, что ожидаемый экономический эффект от внедрения данного изобретения составит 10000 руб.

Формула изобретения

Регулятор с переменной структурой, содержащий устройство сравнения, выход которого соединен с первыми входами соответственно релейного уси-30 лителя, переключающего устройства, а также первого, второго, третьего и четвертого релейных сигнализаторов и со входом дифференциатора, выход которого соединен со вторыми входа- 35 ми релейных сигнализаторов, выход первого релейного сигнализатора связан со вторым входом релейного усилителя через первый ключ, второй вход которого соединен с выходом ре- 40 лейного усилителя, выход второго сигнализатора подключен ко входу переключающего устройства и к первому входу первого элемента равнознач-ность, второй вход которого соединен с выходом третьего релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого связан с выходом четвертого релейного сигнализатора, а выход соединен с первым входом Второго ключа, второй вход которого соединен с выходом релейного усилителя, отличающийся тем,.что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены три компаратора, второй элемент равнозначность, элемент неравнозначность, второй элемент И, устройство временной задержки и самоблокирующий ключ, причем входы первого, второго и третьего компараторов соединены соответственно с выходами дифференциатора, устройства сравнения и релейного усилителя, выходы первого и второго компаратора соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента равнозначность, выход которого соединен с первый входом второго элемента И, второй вход которого через элемент неравнозначность соединен с выходами второго и третьего компараторов, а выход второго элемента И соединен через устройство временной задержки с первым входом самоблокирующегося ключа, второй вход которого связан с выходом переключающего устройства, а выход подключен к третьему входу релейного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 332453, кл. G 05 B 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 33бб44, кл. G 05 B 13/02, 1972 (прототип).

748346

Составитель A. Лащев

РеДактоР Н. КаменскаЯ ТехРедЖ.Кастелевич КоРРектоР И. Муска

Заказ 4237/34 . Тираж 95б Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4