Самонастраивающийся регулятор

Самонастраивающийся регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕННАЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11805248

+е Г (Ü1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено?90978 (21) 2бб8719/18-24 (51)М. Кл.з

05 В 13/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0281.6þëïåòåíü ¹ б (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описвния 180281

Ф. А. Шаймарданов, A. И. Фрид, В. И. Петунин и A. В. Кудрявцев (72) Авторы изобретения

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54 ) САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического регулирования (САР) с подстройкой фаэочастотной характеристики(ФЧХ)и может быть использовано для управления инерционным объектом nep oro порядка с изменяющейся в широком диапазоне постоянной времени, в частности для регулирования газотурбинно- 10 го двигателя.

Известны самонастривающиеся CAP с подстройкой ФЧХ на частоте пробного сигнала, содержащие основной контур, сигнал с выхода которого проходит через полосовой фильтр на первый вход фазового детектора, а на второй вход поступает эталонный сигнал (1).

Недостатком данных систем является плохая помехозащищенность, что приводит к большой погрешности подстройки ФЧХ. Наиболее близким техническим решением к изобретению является самонастраивающаяся система автоматического регулирования с подстройкой

ФЧХ, содержащая последовательно соединенные сумматор, блок регулирования, первый полосовой фильтр и фазовый детектор и последовательно сое- З0 днненные генератор пробных сигналов, модель блока регулирования и второй полосовой фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, а выход интегратора соединен со вторым входом блока регулиро-. вания, выход которого через интегрирующий элемент подключен к управляющему входу основного контура (2).

Однако наличие помех на частоте пробного сигнала с медленно изменяющимися амплитудой и фазой приводит к ошибке подстройки ФЧХ системы.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающийся регулятор введены первый ключ, первый формирователь импульсов, первый амплитудный детектор, последовательно соединенные генератор опорной частоты, второй формирователь импульсов, второй ключ, пет вый блок памяти, первый блок сравнения, первый функциональный преобразователь, блок умножения, второй функциональный преобразователь, второй блок сравнения, третий ключ и второй блок памяти, последовательно соединенные четвертый ключ и второй блок памяти и пос805248 ледовательно соединенные второй амплитудный детектор, пятый ключ, третий блок памяти и блок деления, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, а второй вход через первый амплитудный детектор — с выходом второго полосового фильтра, выход первого полосового фильтра соединен со входом второго амплитудного детектора, первый вход второго ключа соединен с первым входом четвертого ключа и вторым входом пятого клича, выход фазового детектора соединен со вторыми входами второго и четвертого ключей, выход второго блока памяти соединен со входом Интегратора, выход генератора пробных 15 сигналов через первый ключ соединен со входом сумматора, выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом первого ключа, а через первый формирователь импульсов со вторым входом третьего ключа, выходы первого и второго-блоков памяти соединены со вторыми входами соответственно второго и первого блоков сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема самонастраивающегося регулятора с подстройкой ФЧХ; на фиг. 2 — временная диаграмма работы формирователей импульсов.

Выход генератора 1 пробных сигналов через первый ключ 2 и сумматор

3 соединен со входом блока 4 регулирования и со входом модели 5 замкнутой системы, а выходы блока 4 регулирования и модели 5 зам1<нутои З5. системы через первый 6 и второй 7 полосовые фильтры подключены ко входам фазового детектора 8, выход которого соединен с,коммутирующими входами второго 9 и четвертого 10 Щ ключей; управляющие входы второго 9, четвертого 10 и пятого 11 ключей через второй формирователь 12 импульсов соединены с выходом генератора 13 опорной частоты, коммутирующие входы второго 9 и четвертого 10 .ключей подключены к выходу фазового детектора .8, коммутирующий вход пятого ключа 1 - к выходу второго амплитудного детектора 14, динен с выходом первого амплитудного детектора 22, вход которого сое.динен с выходом второго полосового фильтра 7 и третьего блока 17 памя.ти, а выход блока 20 умножения через второй функциональный преобразова- 55 тель 23, второй блок 24 сравнения, второй вход которой подключен к вывыход которого соединен с выходом первого полосового фильтра 6у выходы второго .9, четвертого 10 и пятого

11 ключей соответственно соединены со входами первого 15, второго 16 и третьего 17 блоков йамяти, причем выходы первого 15 и второго 16 блоков памяти соединены через первый блок 16 сравнения со входом первого функционального преобразователя 19, выход которого подключен на первый вход блока 20 умножения, второи вход которого через блок 21 деления, соеходу первого блока 15 памяти, третий ключ 25, управляющий вход которого соединен через первый формирователь

26 импульсов с выходом генератора 13 опорной частоты, и четвертый блок 27 памяти соединен со входом интегратора 28, выход которого подключен к управляющему входу блока 4 регулированияу управляющий вход первого ключа 2 соединен с выходом генератора 13 опорной частоты.

Регулятор работает следующим образом.

Когда первыи ключ 2 замкнут, сигнал с генератора 1 пробных сигналов поступает через сумматор 3 на вход блока 4 регулирования, выходной сигнал которого имеет вид:

У(С)-" Yp(k.)+A< Sin(u)n Pt)IA2S«(An< r )=

=VG(iir A3MH(lant ФМЗ) где А ъа А15«У»+A@sinVg 3 =ОГс Д

Л,Ч)5 У + A coSV> 1

УвИ) — выхоДнаЯ кооРдината, обУсловленная задающим воздействием xo(Ô);

А1 — амплитуда, обусловленная пробным сигналом," частота пробного сигналаз P — значение ФЧХ основного контура на частоте Ми

Aq - амплитула, обусловленная наличием помех на частоте

< (помехи на других частотах на точность подстройки ФЧХ влияния практически не окажут, так как будут сильно ослабляться полосовыми фильтрами)р

- сдвиг ФЧХ, вносижюй помехой на частоте <Зп .

После прохождения сигналом первого полосового фильтра 6 на первом входе фазового детектора 8 сигнал имеет вид:

2 (1)=Аgьми(&nФ, + f р + f р)) где P — фазовый сдвиг, вносимый полосовым фильтром.

Одновременно на второй вход фазового детектора 8 поступает пробный сигнал с генератора 1, прошедший через модель 5 замкнутой системы и полосовой фильтр 7, определяемый по формуле:

Хф)=Ам з(и (43nt t V r f ) 805248

20

25 получаем алгоритм

Формула изобретения де А =А — амплитуда сигнала после и прохождения модели эамкнутои системы(коэффициент передачи основного контура на частоте И и

L равен коэффициенту передачи модели замкнутой системы; значение желаемой ФЧХ на частоте u),задаваемое моделью замкнуто л системы.

Тогда на выходе фазового детектора 8 будет сигнал вида:

° 4 =М С+ РЗ+ р -4)а Р Р "Р у„, (.1) который запоминается первым блоком

15 памяти.

Когда первый ключ 2 разомкнут, пробный сигнал с генератора 1 пробных сигналов в блок 4 регулирования не поступает и на выходе первого полосового фильтра 6 сигнал имеет вид:

Z, (t ) = A у > (v „ t i .ß >Р Ь ), а на выходе фазового детектора 8 имеем: а= п Р2+ Рж п +a Р у=";- Рм (2)

Решая совместно уравнения(1) и(2) А, ii n g Ф A>sin 9> з "м " Д А со5Р А со Рм 30 1= Р2 Рм

М,- Рм=а„-arcSi (Sin(h -d ) Аз - 35

А, который позволяет устранить влия-. ние помехи на подстройку ФЧХ основного контура на.частоте сдг>.

Значение dz запоминается вторым 40 блоком 16 памяти. АМплитуда Ам А„ выделяется первым амплитудным детектором 22 ° а .амплитуда А — вторым амплитудным детектором 14 и запоминается третьим блоком 17 памяти.

В:первом блоке 18 сравнения определяется разность (b> — Ь,),в первом функциональном преобразователе 19 определяется функция синуса от данной разности. Блок 21 деления вычисляет отношение A /A. Ha блоке 20 умножения г>роисходит вычисление произведения A /A ° 5in (Ь -Ь„),и выходной

2 сйгнал подается на второй функциональный преобразователь 23, где берется функция 55 аГСЯИ (А Уп(Ь -Ь.,Ц.

М2

На втором блоке 24 сравнения определяется разность

iу, Р =ь -ой: ь!и (— " э М 2.-dail. н А1

Сигнал, пропорциональный этой разности, через третий ключ 25 поступаете5 на четвертый блок 27 памяти, выход которого соединен со входом интегратора 28, выходной сигнал которого через управляющий вх ч перестраивает значение постоянной времени в блоке

4 регулирования.

Ключи 9 — 11.служат для того, чтобы в зависимости от сигиала с ге-> нератора 13 опорной частоты подключать к выходу фазового детектора 8 входы блоков памяти 15(когда первый ключ 2 замкнут, замкнут и второй ключ 9) и 14, когда первый ключ 2 разомкнут (второй ключ 9 размыкается, а четвертый ключ 10 замыкается

Одновременно, когда первый ключ 2 разомкнут, подключается и выход второго амплитудного детектора 14(пятый ключ 11 замыкается)ко входу блока 17 памяти. Формирователи 12 и 26 имп льсов служат для того, чтобы запоминание значений соответствующих величин происходило после того, как закончатся переходные процессы в основно л контуре и первом полосовом фильтре 6.

Временная диаграмма работы этих формирователеи приведена на фиг. 2.

Ключи 2,9 и 10 и")и положительных импульсах замыкаются, а при нулевом и отрицательном значении управляющих сигналов размыкаются; пятый ключ 11 замыкается при отрицательных импульсах.

Импульсы с формирователя 26 идут меньшеи длительности, гем с формирователя 12. Это объясняется наличием переходных процессов и конеч— ным быстродействием устройств, реализующих данный алгоритм. длительноСть импульсов генератора 13 опорной частоты выбирается из расчета, чтобы переходные процессы из-за коммутации ключей в ocHGBHQM контуре, полосовом фильтре 6 и устройствах, реализующих данный алгоритм, успевали заканчиваться.

Предложенная самонастраивающаяся

CAP с подстройкой ФЧХ позволяет повысить помехозащищенность системы, что в свою очередь приводит к повышению точности подстройки ФЧХ и применительно к каналу регулирования частоты вращения вал >,,;,>отурб. нно- го двигателя позволит уменьшить пса грешность подстройки ФЧХ до +7 что приводит к уменьшению перерегулирования на 6Ъ и уменьшению времени регулирования на 0,5 с, это обеспечивает увеличение тяги на 0,5Ъ, вследствие чего ожидаемая экономическгч эффективность составит 2-3 тыс.р. в год на один двигатель.

Самонастраивающийся регулятор, содержащий интегратор, последователь805248

15 но соединенные сумматор, блок регу- лирования, первый полосовой фильтр и фазовый детектор и последовательно соединенные генератор пробных сигналов, модель блока регулированич и второй полосовой фильтрр Вы- 5 ход которого соединен со вторым входом фазового детектора, а вы.ход интегратора соединен со вторым входом блока регулирования, о т- л и ч а ю шийся тем, что, с 30 целью повышения помехоустойчивости регулятора, он содержит первый ключ, первый формирователь импульсов, первый амплитудный детектор, последовательно соединенные генератор опорной .частоты, второй формирователь импульсов, второй ключ, первый блок памяти, первый блок сравнения, первый функциональный преобразователь, блок умножения, второй функциональный преобразователь, второй блок сравнения, третий ключ и второй блок памяти, последовательно соединенные четвертый ключ и второй блок Йймяти и последовательно соединенные второй амплитудный детек- 25 тор, пятый ключ, третий блок памяти и блок деления, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, а второй вход через лервыи амплитудный детектор — с выходом второго полосового фильтра, выход гервого полосового фильтра соединен со входом второго амплитудного детектора, первый вход второго ключа соединен с первым входом четвертого ключа и вторым входом пятого ключа, выход фазового детектора соединен со вторыми вход ми второго и четвертого ключей, выход второго блока памяти соединен со входом интегратора, выход генератора пробных сигналов через первый ключ соединен со входом сумматора, выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом первого ключа, а через первый формирователь импульсов — co вторым входом третьего ключа, выходы первого и второго блоков памяти соединены со вторыми входами соответственно второго и первого блоков сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3287615, кл.318-28, опублик. 28.11.66.

2. Кухтенко В. И. Динамика саМонастраивающихся систем со стабилизацией часТотных характеристик. М., "Машиностроение", 1970, с. 1 (прототип).

805248

Составитель A.Ëàùåâ

Редактор С. Лыжова Техред Л.Пекарь Корректс O.Билак

Заказ 10881/69 Тираж 951 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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