Способ фазовой компенсации в механизмах управления транспортными средствами и устройство для его реализации
аналитико-численные методы мультиустойчивость глобальная устойчивость, управление и наблюдение фазовая компенсация
Изобретение относится к области автоматического регулирования в системах автоматического управления транспортными средствами с электроприводом, в том числе в системе управления летательным аппаратом и системах с временным запаздыванием. Технический результат: повышение корректирующего эффекта, что сохраняет устойчивость системы и предотвращает возникновение колебаний, расширяя возможности системы управления и область применения. Сущность: вход устройства для фазовой компенсации в механизмах управления транспортными средствами подключен к входу двух линейных фильтров и входу взятия модуля. Выход блока сигнатуры подключен ко второму входу блока умножения, выход которого является выходом устройства. Выход взятия модуля подключен к входу блока логического сравнения Выход блока логического сравнения подключен к одному из входов блока умножения. Выходы линейных фильтров подключены к входам
сумматора. Выход сумматора через блок дифференцирования подключен к входу блока сигнатуры. При этом один из линейных фильтров является форсирующим звеном и имеет передаточную функцию вида:
где s - оператор Лапласа, s=jω, где ω - частота, Т, Т1 - постоянные времени фильтра, которые выбираются так, чтобы фильтр обеспечивал максимальный запас по фазе, и Т>Т1, а другой линейный фильтр является высокочастотным с передаточной функцией вида: где s - оператор Лапласа, а>0 - коэффициент передаточной функции фильтра, определяющий уровень амплитудно-частотной характеристики, ωо
- частота среза. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области автоматического регулирования и предназначено
для улучшения качества систем автоматического регулирования. Оно может быть
использовано в системе автоматического управления транспортным средством, в том
числе в системе управления летательнымаппаратом, гдеможет возникать отрицательный
фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами, приводящий к возникновению
колебаний и потере устойчивости всей системы.
Известно, что в пилотируемых системах управления летательным аппаратом частота
входного сигнала лежит в диапазоне от 0.1 рад/с до 20 рад/с [1].
Известно, что в пилотируемых системах управления летательным аппаратом сигнал
может подаваться непреднамеренно с недопустимо большой амплитудой [1].
Известны нелинейные корректирующие устройства с раздельными каналами для
формирования амплитудных и фазовых характеристик.
Известны корректирующие устройства, содержащие линейные фильтры, блок
сигнатуры, блок взятия модуля и блок умножения [2].
Наиболее близким, принятым за прототип, является нелинейное корректирующее
устройство [3] для предотвращения или демпфирования колебаний, в котором входное
напряжение через первый линейный фильтр поступает на один из входов блока
умножения и через второй блок взятия модуля подается на элемент сравнения с
положительной полярностью. Одновременно входное напряжение поступает на второй
линейный фильтр. Выходное напряжение второго линейного фильтра через первый
блок взятия модуля подается с отрицательной полярностью на второй вход элемента
сравнения, выход которого соединен со входом блока сигнатуры. Выход блока
сигнатуры подключен ко второму входу блока умножения.
Недостатками данного прототипа являются незначительный корректирующий
эффект и небольшой фазовый сдвиг, вносимый устройством, максимальное значение
которого не превышает 45 градусов. Также недостатками прототипа является то, что
устройство прототипа применимо для ограниченного диапазона частот входного
сигнала, а именно не пропускает сигналы высокой частоты. Еще одним недостатком
устройства прототипа является то, что устройство пропускает сигналы любой
амплитуды. Последние два недостатка имеют место для систем, где частота входного
сигнала лежит в широких пределах и есть ограничение на величину его амплитуды,
например, в пилотируемых системах управления летательными аппаратами.
Задачей изобретения является предотвращение колебаний и повышение
корректирующего эффекта, состоящего во внесении в управляющий сигнал
положительного фазового сдвига. Также задачей изобретения расширение области
устойчивости и возможностей системы управления, за счет расширения диапазона
частот входного сигнала и ограничения недопустимого значения амплитуды входного
сигнала.
Поставленные задачи относительно способа решаются за счет того, что способ
фазовой компенсации в механизмах управления транспортными средствами, так же
как в прототипе, заключается в том, что входной сигнал поступает на вход блока взятия
модуля, одновременно входной сигнал поступает на вход второго линейного фильтра,
выходной сигнал блока сигнатуры поступает на один из входов блока умножения,
выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что входной сигнал
поступает на вход блока взятия модуля через блок логического сравнения, выход
которого подают на второй вход блока умножения, сигнал на выходе второго линейного
фильтра поступает на один из входов сумматора, одновременно входной сигнал
поступает через третий линейный фильтр на второй вход сумматора, сигнал на выходе которого через блок дифференцирования поступает на вход блока сигнатуры.
Поставленные задачи относительно устройства решаются за счет того, что вход
устройства фазовой компенсации в механизмах управления транспортными средствами,
так же как в прототипе, подключен ко второму линейному фильтру, выход блока
сигнатуры подключен к одному из входов блока умножения, выход которого является
выходом устройства, отличающееся тем, что вход устройства подключен ко входу
блока взятия модуля через блок логического сравнения, выход которого подключен к
одному из входов блока умножения, выход второго линейного фильтра подключен к
одному из входов сумматора, вход устройства подключен к третьему линейному
фильтру, выход которого подключен ко второму входу сумматора, выход которого
через блок дифференцирования подключен ко входу блока сигнатуры.
Николай
Кузнецов
Владимирович
Профессор
Доктор физико-математических наук
Доцент
F-4948-2011
13805675700
1252-5158
http://apcyb.spbu.ru/nk/
0000-0002-6474-9657
РОССИЯ
Елена
Лебедева
Витальевна
Начальник Управления научных исследований
РОССИЯ
27.41.23
Машинные, графические и другие методы вычислительной математики
01.01.PN
MATHEMATICS, APPLIED
Николай
Кузнецов
Владимирович
Автор
РОССИЯ
Юлия
Зайцева
Сергеевна
Автор
РОССИЯ
Борис
Андриевский
Ростиславич
Автор
РОССИЯ
Правительство России
Правительство Российской Федерации
Организация
-
-
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербургский университет, СПбГУ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет"
1037800006089
Организация
Правительство Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения