SU940129A1 - Устройство дл компенсации инерционной нелинейности типа насыщени - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах, содержащих элементы с нелинейностью типа насыщения.

В известных устройствах для компенсации инерционной нелинейности типа на- ⁵ сыщения автоматических систем параллельно нелинейному элементу с насыщением включаются последовательно соединенные нелинейный блок с зоной нечувствительности, модель элемента с насыщением и сумматор, второй вход которого соединен с выходом элемента с насыщением [1] . .

Недостатком указанного устройства ₁₅ является то, что в нем точность компенсации обеспечивается только при безынерционном нелинейном элементе насыщения и стационарных параметрах нелинейности. На практике большинство нелинейных 20 элементов инерционны.

Известно также устройство для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения, содержащее последовательно соединенные первый алгебраический сумматор, инерционное нелинейное звено с характеристикой типа насыщения и второй сумматор, причем вход устройства через последовательно соединенные модель инерционного звена и репейный элемент соединен с вторым входом второго сумматора, а выход релейного элемента через последовательно соединенные масштабный блок и модель звена, передаточная функция которого обратна передаточной функции инерционного звена, т.е. дифференцирующее звено, соединен с вторым входом первого алгебраического сумматора [ 2 ) .

Недостаток известного устройства снижение точности компенсации при быстроизменяюшихся входных воздействиях вследствие технической сложности точной реализации модели звена с передаточной функцией, обратной передаточной функции инерционного звена, если инерционное звено имеет порядок выше первого. Создание точной модели потре бовало бы усложнения схемы устройства, что значительно снизило бы помехозащищенность и надежность устройства.

Пель изобретения — повышение точности компенсации инерционной нелиней- 5 ности типа насыщения независимо от характера входного воздействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения, сод ер- 10 жащее подключенные к входу устройства первую модель инерционного звена, последовательно соединенные первый сумматор, инерционное звено, блок нелинейности и второй сумматор, а также после- 15 довательно соединенные релейный элемент и масштабный блок, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, введены вторая модель инерционного звена, интегратор и третий сумматор, 20 причем выход второй модели инерционно го звена соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с выходом релейного элемента, второй вход которого сое динен через интегратор с выходом треть- 25 его сумматора, два входа которого соединены с выходами соответственно первой модели инерционного звена и второго сумматора.

Введение в устройство третьего сум- ₃₀ матора позволяет измерить ошибку компенсации нелинейности в любой момент времени и благодаря связи выход третьего сумматора - интегратор устанавливать уровень смещения и момент его подачи ' в соответствии с уровнем ограничения нелинейности и характером инерционности, благодаря чему стало возможным исключить из цепи формирования смещения дифференцирующее звено и, таким обра- _<(J зом, синхронизировать основной сигнал и сигнал смещения без применения дифференцирующего звена. Кроме того, введение второй модели инерционного звена позволяет синхронизировать основной сигнал с выхода нелинейного элемента и сигнал компенсационного канала, благодаря чему исключаются фазовые искажения при прохождении быстрсизменяющегося сигнала, расширяется динамический диапазон входных сигналов и, следовательно, ' повышается точность компенсации.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для компенсации инерционной нелинейности типа насыщения; на фиг. 2 - структурная схема релейного ⁵⁵ элемента.

Устройство содержит сумматор 1, инерционное звено 2, блок 3 нелинейнос ти типа насыщения, сумматор 4, первую модель инерционного звена 5, сумматор 6, релейный элемент 7. масштабный блок 8, вторую модель инерционного звена 9, интегратор 10, источники 11 и 12 питания, сумматоры 13 и 14, инвертор 15, делители 16 и 17 напряжения, репейный элемент 18 с характеристикой типа зоны нечувствительности.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал проходит по двум каналам - основному и компенсационному. При большой амплитуде входного сигнала на сумматоре 1 величина входного сигнала уменьшается на величину смещения, формируемого релейным элементом 7, а на сумматоре 4 восстанавливается благодаря связи релейный элемент 7 - вторая модель инерционного звена 9 - второй вход сумматора 4. Фазовые искажения сигналов исключены, так как на сумматорах происходит сложение сфазированных сигналов - на сумматоре 1 суммируются сигналы, при прохождении которых нет временных задержек, на сумматоре 4 суммируются два сигнала, временные параметры которых одинаковы и определяются характером инерционности и степенью точности второй модели инерционного звена.

Входной сигнал поступает также через первую модель инерционного звена 5 на сумматор 6, где сравнивается с выходным сигналом устройства. Выходной сигнал сумматора 6 равен ошибке устройства и через интегратор управляет величиной зоны нечувствительности и уровнем ограничения репейного элемента 7. Интегратор имеет постоянную времени намного меньше постоянной времени инерционного звена. Поэтому практически мгновенно устанавливаются параметры репейного элемента в соответствии с параметрами блока 3 нелинейности и инерционного звена 2, тем самым обеспечивая высокую точность компенсации инерционной нелинейности без применения дифференцирующих звеньев, а значит в расширенном диапазоне входных сигналов по частоте.

Экспериментальная проверка подтверждает работоспособность устройства и ее положительные свойства.

Положительный эффект при использовании изобретения заключается в повышении точности следящих систем, в которых содержится нелинейность типа насыщения за счет приближения нелинейной системы к линейной в расширенном динамическом диапазоне входных сигналов. Предлагаемое устройство может быть попользовано в разомкнутых и замкнутых системах автоматического регулирования, $ содержащих нелинейность типа насыщения, например в электрических системах элементы с ограничением напряжения, в гидравлических системах - элементы с ограничением давления или расхода. 10

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к автоматичео кому регулированию и может быть исполь аовано в системах, содержащих элементы с ие инейностью типа насышени . В известных устройствах дтт  компенсации инерционной нелинейности типа насыщени  автоматических систем параллельно нелинейному элементу с насыщением включаютс  последовательно соединенные нелинейный блок с зоной нечувствительности , модель элемента с насыщением и сумматор, второй вход которого соединен с выходом элемента с насьпде в&amp;л tl . . Недостатком указанного устройства  вл етс  то, что в нем точность компенсации обеспечиваетс  только при безынер дионнс нелинейном элементе насыщени  и стационарных параметрах нелинейности На практике большинство нелинейных элементов инер ионньь Известно также устройство дл  компенсации инерционной непзшейност  типа насыщешш, содержащее последовательно соединенные первый алгебраический сум- матор, инерционное нелинейное звено с характеристикой типа насыщени  и второй сумматор, причем вход устройства через последовательно соединенные модель инерционного звена и релейный элемент соединен с вторкым входом второго сумматора, а выход релейного элемента через последовательно соединенные масштабный блок и модель звена, передаточна  функци  обратна передаточной функции инерционного звена, т.е. дифференцирующее звено, соединен с вторым входом первого алгебраического сумматора 2 . Недостаток известного устройства снижение точности компенсации при быстроизмен$пющихс  входных воздействи х вследствие технической сложности точной реализации модели звена с передаточной функцией, обратной передаточиой функции инерционного звена, если инерционное авено имеет пор док вьгше перво1х. Создание точной модели потребовало бы усложнени  схстлы устройства, что значительно снизило бы помехозаишшешюсть и надежность устройства. Цель изобретезш  - повышение точности компенсашш иноршгонной нелинейности Т1ша насыщетга независимо от характера входного воздействи . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  комиенсашги инерционной нелинейности типа насыщени , содержащее подключенные к входу устройства первую модель инерционного звена, последовательно соедиюнные первый сумматор , инерционное звено, блок нелинейности и второй сумматор, а также последовательно соед1шенные релейный элемен и масштабный блок, выход которого подключен к второму входу первого сумматора , введены втора  модель инерционного сэвена, интегратор и третий сумматор, гфичсм выход второй модели инерционного звена соединен с вторым входом втор го сумматора, а вход - с выходом релей ного элемента, второй вход которого сое д1шен через интегратор с выходом треть его сумматора, два входа которого соединены с выходами соответственно первой модели инерционного звена и второго сумматора. Сведение в устройство третьего сумматора позвол ет измерить ошибку компенсации незтинейности в любой момент времехш и благодар  св зи выход третье го сумматора - интегратор устанавливат уровень смещени  и момент его подачи в соответствии с уровнем ограничени  нелинейности и характером инерционности благодар  чему стало возможным исключить из цепи формировани  смешени  дифференцирующее звено и, таким образом , синхронизировать основной сигнал и скгнал смещени  без примшени  дифферешшрующего звена. Кроме тс«го, введение второй модели занерд ионного звена позвс  ет синхронизировать основной сиг нал с выхода нетшнейнсох) элемента и сигнал компенсационного канала, благода чему исключаютс  фазовые искажени  при прохождении быстроиамен5пощегос  сиптала, расшир етс  динамический диапазон входных сигналов и, следовательно повышаетс  точность компенсации. На 4й1г. 1 изображена структурна  схема устройства дл  компенсации инерционной негашейностк типа насыщени ; на фиг. 2 - структурна  схема релейного элемента. Устройство содержит сумматор 1, ин рпионное звено 2, блок 3 нелинейности типа насыщени , сумматор 4, первую модель инерционного звена 5, сумматор 6, релейный элемент 7, масштабный блок 8, вторую модель инерционного звена 9, интегратор Ю, источники 11 и 12 нитанк , сумматоры 13 и 14, инвертор 15, делители 16 и 17 напр жени , релейный элемент 18 с характеристикой Tiffla зоны нечувствительности. Устройство работает следующим образом . Входной сигнал проходит по двум каналам - основному и компенсационному. При большой амплитуде входного сигнала на сумматоре 1 величина входного сигнала уменьшаетс  на величину смещени , формируемого релейным элементом 7, а на сумматоре 4 восстанавливаетс  благодар  св зи релейный элемент 7 - втора  модель нн  шонного звена 9 - второй вход сумматора 4. Фазовые искажени  сигналов исключены, так как на сумматорах происходит сложение сфазнрованных сигналов - на сумматоре 1 суммируютс  сигналш, при прохождении которых нет временных задержек, на сумматоре 4 суммируютс  .дрд сигнала, временные параметры которых одинаковы и определ ютс  характером инерционИости и степенью точности второй модели инерционного звена. Входной сигнал поступает также через модель инерционного звена 5 на сумматор 6, где сравниваетс  с выходным сигналом устройства. Выходной сигнал сумматора 6 равен ошибке устройства и через интегратор управл ет величиной зоны нечувствительности и уровнем ограничени  релейного элемента 7. Интегратор имеет посто нную времени намного меньше посто нной времени инерционного звена. Поэтому практически мгновенно устанавливакугс  параметрт: релейного элемента в соответствии с параметрами блока 3 нелинейности и инерционного эвена 2, тем самым обеспечива  высокую точность компенсашш инерционной нелинейност  без прту1енени  дифферендирутеошх звеньев, а значит в расширенном диапазоне входных сигналов по частоте . Экспериментальна  проверка подтверждает работоспособность устройства и ее положительные свойства. Положительный эффект при использованни изобретени  заключаетс  в повышении точности след щих систем, в которых содержатс  нелинейность типа насыщени  за счет приближени  нелинейной системы к линейной в расширенном данамическом диапазоне входных сигналов. Предлагаемое устройство может быть ио пользовано в разомкнутых и замкнутых системах автоматического регутшровани , содержащих нелинейность типа насыщени  капрзмер в электрических системах - , элементы с ограничением напр жени , в гшфавлических системах - элементы с ограничением давлени  или расхода. Формула изобретени  Устройство дл  компе сании инер«шо ной неашнейности типа насыщени , со- дерисащее подключенные к входу устройства первую модель инерож шого звена, последовательно соединенные первый сум , инерционное звено, блок нелинейнсхтг  и сумматор, а также после довательно соединенные релейщдй элемен и масштабный блок, выход которого ) ключен к второму входу первого сумматор; ра отличающеес  тем, что, с целью повышетш  точносге устройства при расширенном динамическом диапазоне входных сигналов, в него введены- втора  модель инерштонного звена, интегратор и третагй сумматор, причем выход второй модели инерционного звена соединен с вторым входом второго сумматора, а вход - с вйходом релейного элемента, второй вход которого соединен через интегратор с выходом третьего сумматора , два входа которого соединены с выхода1 .ш соответственно первой модели инерционного звена и второхх суммат чм. Источники информации. npfiHiiTbie во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 3444О7, кл. Q 05 В 5/01, 1970.
2. 2.Стеклов В. К. Компе сапи  неп нейност  типа насыщени . Изв. Эузов. Электромеханика , 1974, № 8, с. 866, рис. 3 б (щк чэтип).

   fj

   1

   Г6

   /

   us.