Устройство аналогового управления

Устройство аналогового управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIol Севетскнх

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМ ВТИЛЬСТВУ

G 05 В 11/01

С 05 В 11/36

Государственный хоинтет

СССР яо деевы нзарееннй н открытн1

Опубликовано 2308.81. бюллетень Й9 31 (53) УДК б2. 50 (088.8) Дата опубликования описания 23. 08. 81 (72) Авторы изобретения

А.Ф. Гришков, И. Г. Дорух и A.Â. Карге (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО АНАЛОГОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в различных системах автоматического регулирования.

Известно устройство с регулируемой передаточной Функцией, содержащее операционный усилитель, ко входу и выходу которого подключены низкоомныв потенциометры, а в цепь обратной связи - пассивная ЯС-цепь с регулируеьими резисторами и конденсаторами (1 ) .

Недостатками этого устройства являются низкое входное сонротивленке и невозможность реализации передаточной функции, соответствующей последовательному соединению форсирукщего и инерционного звеньев.

Известно устройство с регулируемой передаточной функцией, содержащее пропорциональный, дифференцирующий блоки и операционный усилитель вход которого через резистор соединен со входом устройства, а через конденсатор - с выходом сумматора, подключенного своими входами к выходам операционного усилителя, ïðîïîðционального и дифференцирующего бло. ков (2).

Это устройство не позволяет реализовать передаточную Функцию, соотввтствьсющую последовательному соединению

Форсирующего и инерционного звеньев.

Известно также устройство, содержащее операционный усилитель, соединенный своим входом через цепочку последовательно соединенных элементов 0 с регулируеьым коэффициентом передачи к конденсатору, параллельно которой включены второй конденсатор и резистор со входом устройства, а через третий конденсатор - со своим выхо" дом, являкхцимся выходом устройства.

Это устройство реализует передаточную функцию, соответствующую последовательному соединению Форсирующего к инерционного звеньев (3).

Недостатком укаэанного устройства является невозможность регулирования коэффициента передачи и постоянной .времени форсирующего звена.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее операционный усилитель, выход которого соединен с входом первого элемента с регулируемгм коэффициентом передачи и является выходом устройства, а вход - с первыми выводамн первого

30 конденсатора и двух резисторов, а

857927

4 также второй и третий элементы с регулируемым коэффициентом передачи., Укаэанное устройство представляет собой последовательное соединение инерционного и форсирующего звеньев и имеет передаточную функцию вида

W (p ) - К - - —, Тz «>+

d где р — - оператор дифференцкdt рования;

W(p) - передаточная функция устройства;

К вЂ” коэффициент передачи устройства«

Т.« — постоянная времени форсирующего звена;

T - постоянная времени

2 инерционного звена.

Величины Т,Т2, K. связаны с парам т а и е р м схемы соотношениями

Т = Rc; Т2 K2 Ro "c " К -ф, 4=КЗ «2 где К, К, К вЂ” коэффициенты передачи пеРвого, вто- 25 рого и третьего элементов с регулируе«ь«м коэффициентом передачи соответственно; 30

R - сопротивление резистора во входной цепи операционного усилителя;

Кос сопротивление в це- 35 пи обратной связи операционного усилителя; с — емкость конденсатора, Коэффициент передачи устройства. регулируется с помощью третьего эле- 40 мента с регулируемям коэффициентом передачи, постоянная времени инерционного звена - с помощью второго, а постоянная времени форсирующего авена - с помощью первого и третьего 45 элементов 4 ).

Недостатком этого устройства asляется отсутствие воэможности разде-. лительного РЕгулирования коэффициента передачи К устройства и постоянной времени Т4 форсирующего звена, так как в этом устройстве изменение величины К неизбежно ведет к изменению ввличины Т4.

Ц ь изобретения - обеспечение воэ жности раздельного регулирования оаффицкекта передачи устройства и постоянной времени форсирующего звена, т.е. Расширение функциональных воэможностей устройства.

Поставленная цель достигается 40 тем, что в.устройство введен второй конденсатор, один вывод которого подключен ко входу операционного усилителя, а второй вывод через второй элемент с регулируемым коэффициентож передачи — к второму выводу первого резистора и к выходу первого элемента с регулируемым коэффициентом передачи, второй вывод первого конденсатора через третий элемент с регулируе«им коэффициентом передачи соединен со входом устройства и со вторым выводом второго резистора.

На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит операционный усилитель 1, три элемента с регулируемым коэффициентом передачи 2,3 и

4, два резистора 5 и б и два конденсатора 7 и 8.

Пусть Евх, Евь«» — сигналы на входе и выходе устройства соответственно, а К, К и К вЂ” коэффициенты передачи элементов 2, 3 и 4 соответственно. Тогда сигналы 0, 05 и .

04 на выходах элементов 2,3 и 4 ойределяются 8» Kq U

04 бзынь. К К

Учитывая, что усилитель 1 является операционным (имеет коэффициент усиления без обратной связи порядка десятки — сотни тысяч), сигнал-на его входе можно считать равным нулю.

Поэтому токи через резисторы 5 и б и конденсаторы 7 и 8 определяются г, Тз-Eáê!К; Z - 03-Е "кй

«

Э

1 « - ОРСР "- Е В «К С-«Р« з=04с "-е к к с р (4) где O,Dq,3>,3s — токи через резисторы 5 и б и конденсаторы соответственно 7 и 8у

R, К вЂ” сопротивление резисторов 5 и б соответственноу

С,С вЂ” емкость конденсаторов 7 и 8 соответственно.

Операционный усилитель имеет очень большое входное сопротивление, поэтому его входной ток можно считать равным нулю и приравнять нулю

СУММУ ТОКОВ Э5 x«+ге-е И да

4+ ь 1+19 0

С учетом уравнений (1) получим xL Еваrx ке E xx KxC Р Е.,„Е К Сер О.

Преобразуем полученное выражение к виду зщ» "ос 1+К«й P

E вк К к 1iK>RO C ð

УчитываЯ, что отношениеЕзее«/Ез» представляет собой передаточную

857927

Функцию устройства M(p), и обозначив е; т,=к„яс,;т к к с, (1) кос . можно за писать

M(p) -К-- - — (ы 5

Т р+

Полученная передаточная функция соответствует последовательному соединению инерционного и форсирующего звеньев.

В предлагаемом устройстве, как это видно из уравнений (2) и (3), s отличие от известного имеется возможность раздельного регулирования коэффициента передачи устройства и постоянных времени звеньев. Коэффициент передачи регулируется с (помощью элемента 3, постоянная вре-! мени форсирующего звена - с помощью элемента 2, а постоянная времени 20 инерционного звена — с помощью элемента 4.

В качестве элементов с регулируемым коэффициентом передачи может быть использован любой безынерционный 2$ элемент, коэффициент. передачи которого является монотонно возрастающей функцией от управляющего напряжения.

Зависимость коэффициента передачи элемента от управляющего напряжения Я может быть линейной либо нелинейной, например логарифмкчески лкнейиой. В последнем случае обеспечивается большой динамический диапазон изменения коэффициента передачи К д к постоянных времени Т и Т>,порядка 25-65 дБ).

В качестве элевк.нта, реализующего линейную зависимость, можно, например, использовать аналоговую микросхему 140 Ма1 A,Â, блоки операции перемножения ОП-Зм ABN ИН-18И, ВП-17 АВИ МН-10, БП-Д-1 ABK-2 (3) и т.д. Сигнал на выходе таких элементов 0вы» изменяется от управляющего напряжвния U по закону 45

0 „аU+ - 0 гдв а — коэФфициент пропорцкональ ности SO

9 - входной сигнал.

В качестве элемента, реализукщего нелинейную зависимость, можно i использовать известные устройства.

Сигнал на выходе, этих элементов изменяется от управлякщего напряжения по закону

0В " "W

В предлагаемом устройстве отсутствует сумматор, что делает его более простым и облегчает его изготовление и настройку.

Формула изобретения

Устройство аналогового управления, содержащее операционный усилитель, выход которого соединен с входом первого элемента с регулируемым коэффициентом передачи и является выхо- » дом устройства, а вход — с пЬрвымк выводами первого конденсатора н двух резисторов, а также второй и третий элементы с регулируемям коэффициентом передачи, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возьюжностей, введен второй конденсатор, один вывод которого подключен ко входу операционного усилителя, а второй вывод через второй элемент с рвгулкруемам коэффициентом передачи - к второму выводу первого резистора к к выходу первого элемента с регулкруеиям коэффициентом передачи, второй вывод первого конденсатора через третий элемент с регулируемым коэффициентом пвредачк соединен со входом устройства к со вторым выводом второго резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 475602 кл. 6 05 В 11/36, 1972»

2. Авторское свидетельство СССР

9 593676, кл ° 6 05 В 11/36 1976 °

3 Патент СИ% 9 4017737, кл. Н 03 Г 1/34, опублкк. 1979.

4. Патент Японии В 53-9347, кл. 6 05 В 11/42, опублик, 1979 (прототип ) .

857927

Составитель В. Грибова

Техред- А, Ач Корректор Г. Наэарова

Редактор Н. Данкулич

Закаэ 7241/76

Тираи 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Уи(город, ул. Проектная,4