Система с переменной структурой
Патент 890361
Авторы
Классы МПК
Система с переменной структурой
Иллюстрации
Реферат
CoIo3 Советскнк
Сецналнстнческнк
Реслублнк
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
<1189О361
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 2501130 (2l) 2874325/18-24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—
Опубликовано 15.1281, Бюллетень М46
Дата опубликования описания 1 1281 (54)М KA A3
G 05 В 13/ä2
Государственный комитет
СССР но делам июбретеиий и открытий (53) УДК 82-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения
A,Ã. Куличенко и Т.А. Куличен о (71) Заявитель
Рязанский радиотехнический инсти ут Н Ч1.Н!й: (54) CHCTEMA С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
Изобретение относится к системам с переменной структурой и может найти широкое применение при создании автопилотов пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов и судов на воздушной подушке, а также в химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, электротехнической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известна система с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, блок переменных коэффициентов и исполнительный механизм, вывод которого соединен со входом 15 объекта регулирования, выходом подключенного ко второму входу измерителя рассогласования, и блок изменения структуры, входы которого подключены к датчикам параметров системы, 20 доступных измерению, а вход - к управляющему входу блока переменных коэффициентов (1).
НЕдостатком этой системы является то, что идеальная релейная характеристика блока изменения структуры приводит к бесконечно большой частоте смены структуры системы при возникновении скользящего режима, что требует создания ключевых элементов 30 блока переменных коэффициентов с неограниченным частотным диапазоном.
Однако реальные ключевые элементы из-за требований к надежности и допустимым тепловым потерям работают в ограниченном частотном диапазоне, что существенно затрудняет техническую реализацию систем с переменной структурой по известной схеме.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, первый блок переменных коэффициентов и исполнительный механизм, выход которого соединен со входом объекта управления, выходом подключенного ко второму входу измерителя рассогласования, выход которого соединен со входом дифференциатора, первым входом сумматора и входом первого блока сигнатуры, выходом подключенного к первому входу первого элемента совпадения, выход которого соединен с управляющим входом первого блока переменных коэффициентов, выход сумматора через второй блок сигнатуры подключен ко второму входу первого элемента совпадения и первому входу второ890361
ro элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока сигнатуры, вход которого соединен с выходом дифференциатора и сигнальным входом второго блока переменных коэффициентов, а выход — к управляющему входу второго блока переменных коэффициентов (2) .
Недостатком известной системы яв ляется бесконечно большая частота переключения структуры системы в скользящем режиме.
Цель изобретения — уменьшение частоты переключения структуры системы в скользящем режиме.
Поставленная цель достигается тем, что в системе выход второго блока переменных коэффициентов соединен со вторым входом сумматора.
На фиг. 1 представлена блок-схема система; на фиг. 2 — фазовый портрет системы.
Система содержит блоки 1 и 2 переменных коэффициентов, элементы 3 и 4 совпадения, сумматор 5, блоки 6-8 сигнатуры, дифференциатор 9, измери-. тель 10 рассогласования, задатчик 11, исполнительный механизм 12, объект
13 управления, х — задающее воздействие, у — регулируемая координата, х х > — соответственно сигнал рассог1 1 ласования и его первая производная, S — сигнал переключения, U 1 — сигнал управления, Ug — сигнал коррекции, S и Я вЂ” соответственно первая и
1 вторая линии переключения.
Система работает следующим образом
Задающее воздействие х с выхода задатчика 11 поступает на первый вход измерителя 10 рассогласования, на второй вход которого поступает регулируемая координата у с выхода объекта 13 управления. На выходе измерителя 10 формируется сигнал рассогласования х1, который поступает на первый ьход сумматора 5 и входы дифференциатора 9, блока 6 сигнатуры и блока 1 переменных коэффициентов.
Блок 1 формирует сигнал управления
U = 9 х путем изменения коэффициенi1 та передачи канала управления по величине и знаку согласно следующему закону: у jd,1 при Sx1) О (5q при Ях 1с 0 где х — сигнал рассогласования сис1 темы у
S — сигнал переключения;
ct.. и fb — коэффициенты блока 1 пере.1 менных коэффициентов.
Знаки сигнала рассогласования х1 и сигнала переключения Я определяются с помощью блоков 6 и 7 сигнатуры.
Сравнение знаков (т. е. определение знака логического произведения х1Я) сигнала рассогласования х1 и сигнала переключения S осуществляется в элементе 3 совпадения, выходной сигнал которого управляет работой блока 1 переменных коэффициентов.
Сигнал переключения Я формируется на выходе сумматора 5, на выходе которого поступают сигнал рассогласования х и сигнал коррекции U =Vg õ с выхода блока 2 переменных коэффициентов, который изменяет по величине и знаку коэффициент передачи по первой производной от сигнала рассог ласования согласно следующему закону:
Гd g при Як <0 и 1 при Ях 0 где х 1 — производная от сигнала рассогласования;
Я вЂ” сигнал переключения; о . v Я, — коэффициенты блока 2 переменных коэффициентов.
Первая производная сигнала рассогласования х „ формируется на выходе
L дифференциатора 9. Знаки первой про20 изводной сигнала рассогласования х и сигнала переключения S определяются с помощью блоков 8 и 7 сигнатуры. Сравнение знаков (т.е. определение знака логического произведения щ х Я) первой производной сигнала рассогласования xg и сигнала переключения Я осуществляется в элементе 4 совпадения. выходной сигнал которого управляет работой блока 2 переменных коэффициентов.
В результате изменения по величине и знаку коэффициента передачи по первой производной сигнала рассогласования х1 при формировании сигнала переключения S сигнал переключения
Я изменяется по следующему закону:
) Я1=х1+о х у при Sx << 0 Я =-х1+ f6
40 ласования;
S — сигнал переключения; и 5g — коэффициенты блока 2 переЬ менных коэффициентов;
Sgu 8@ линии переключения.
Таким образом, на фазовой плоскости х1х фактически присутствуют две линии переключения Я1 и S положение которых при )cled) >l &gl изображено на фиг ° 2. При Ях1 0 и Sx <0 линией смело ны структуры системы является S«а при Ях1(0 и Sx<@0 — S . Из этого следует, что возникающий в системе скользящий режим протекает между линиями переключения S1è S (cM, фиг.2) с конечной частотой, значение которой определяется соотношением коэффициентов передачи Ы и . В установившемся режиме, т. е. в начале координат фазовой плоскости, колебания в системе отсутствуют.
40 Таким образом, в результате указанных особенностей системы переходные процессы в ней протекают в скользящем режиме с конечной, наперед заданой частотой смены структуры систе.мы, что повышает надежность системы
890361
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 11005/77 Тираж 943 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в целом. I3 установившемся режиме переключения структуры системы отсутст; вуют, т. е. не ухудшается точность системы.
Система с переменной структурой, содерх<ащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, первый блок переменных коэф" фициентов и исполнительный механизм, выход которого соединен со входом объекта управления, выходом подключенного ко второму входу измерителя рассогласования, выход которого сое- 15 динен со входом дифференциатора, первым входом сумматора и входом первого блока сигнатуры, выходом подключенного к первому входу первого элемента совпадения, выход которого соеди- 2О нен с управляющим входом первого блока переменных коэффициентов, выход сумматора через второй блок сигнатуры подключен ко второму входу первого элемента совпадения и первому вхоцу второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока сигнатуры, вход которого соединен с выходом дифференциатора и сигнальным входом второго блока переменных коэффициентов, а выход — к управляющему входу второго блока переменных коэффициентов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения частоты переключения структуры системы в скользящем режиме, в системе выход второго блока переменных коэффициентов соединен со вторым входом сумматора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М., Наука, 1967, с. 39-41, рис. 1. 19. °
2 ° Емельянов ".I3. Системы автоматического управления с переменной структурой. М., Наука ., 1967, с. 65-71 {прототип) .