устройство для автоматического управления электромеханической системой

Формула изобретения

Устройство для управления электромеханической системой, содержащее тиристорный преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с первым датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу с исполнительным механизмом, на валу которого размещен второй датчик скорости, задатчик интенсивности, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого сумматора, инвертирующий вход сумматора соединен с электрическим выходом второго датчика скорости, выход первого сумматора через первый интегратор подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя через первый усилитель соединен с информационным выходом датчика тока, третий вход суммирующего усилителя через второй усилитель соединен с электрическим выходом первого датчика скорости, четвертый вход суммирующего усилителя через третий усилитель подключен к выходу второго датчика скорости, выход суммирующего усилителя подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, информационный выход датчика тока через последовательно соединенные нелинейный элемент, интегрально-дифференциальный блок и линейный элемент соединен с информационным входом второго интегратора и с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к инвертирующему входу суммирующего усилителя, отличающееся тем, что в него введены третий сумматор, блок установки напряжения сброса, блок выделения модуля и четвертый сумматор, причем вход сброса второго интегратора подключен к выходу третьего сумматора, инвертирующий вход третьего сумматора соединен с выходом блока установки напряжения сброса, неинвертирующий вход третьего сумматора подключен к выходу блока выделения модуля, выход второго интегратора одновременно подключен ко входу блока выделения модуля, ко входу сброса первого интегратора и ко второму входу второго сумматора, к инвертирующему входу четвертого сумматора подключен выход блока установки напряжения сброса, выход первого интегратора соединен с неинвертирующим входом четвертого сумматора, выход которого подключен ко входу установки начальных условий первого интегратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделу управления и может быть использовано при регулировании параметров сложных электромеханических систем, например электроприводов постоянного тока, соединенных с объектом управления вязкоупругими кинематическими связями.

Известен «Автоматизированный электропривод постоянного тока» (источник патент РФ № 2065660, МПК H02P 5/06, год опубликования 1996), построенный по принципу подчиненного регулирования. Устройство содержит задатчик и датчик скорости, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам регулятора скорости, выходом подключенного к суммирующему входу регулятора тока, выход которого через усилитель мощности подключен к якорной обмотке двигателя, последовательно с которой включен датчик тока, а параллельно датчик напряжения, выход которого через блок выделения модуля подключен к первому входу блока перемножения, второй вход которого соединен с выходом датчика тока. При этом для повышения качества регулирования в широком диапазоне изменения нагрузок и управляющих воздействий в устройство дополнительно введен блок выделения максимального по модулю значения, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно блока перемножения и датчика тока, а выход подключен к вычитающему входу регулятора тока. Устройство выполняет свои основные функции, но обладает недостатком, который особенно ярко проявляется при необходимости введения ограничения координат, например тока, когда превышение указанного параметра сверхдопустимого значения приводит к выходу из строя электрического двигателя. Следовательно, основным недостатком устройства является отсутствие возможности ограничения тока электродвигателя. Кроме этого работоспособность устройства нарушается при использовании его для управления объектом, связанным с электродвигателем упругими связями, например валопроводом с переменным моментом инерции, имеющим переменную жесткость и кинематические погрешности.

Известен «Электропривод постоянного тока с переменными параметрами механической части» (источник патент РФ № 2070766, МПК Н02Р 5/06, год опубликования 1996) с упругой механической связью между двигателем и механизмом с переменным моментом инерции, содержащий последовательно соединенные задатчик частоты вращения, второй регулятор частоты вращения, регулятор упругого момента, первый регулятор частоты вращения, регулятор тока, систему формирования импульсов и тиристорный силовой блок, подключенный к электродвигателю, датчик тока, датчик частоты вращения электродвигателя и механизма, первый пропорционально-дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход с третьим входом регулятора тока, первый дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения электродвигателя, а выход с вторым входом регулятора тока, второй пропорционально-дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения электродвигателя, а выход с третьим входом первого регулятора частоты вращения, третий пропорционально-дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения механизма, а выход с третьим входом второго регулятора частоты вращения, пятый дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения механизма, а выход с вторым входом четвертого дифференцирующего блока, второй дифференцирующий, четвертый пропорционально-дифференцирующий, причем входы второго дифференцирующего и четвертого пропорционально-дифференцирующего блоков соединены с первым входом четвертого дифференцирующего блока, а выходы второго дифференцирующего, четвертого пропорционально-дифференцирующего и четвертого дифференцирующего блоков соединены соответственно с вторым входом первого регулятора частоты вращения, с третьим входом регулятора упругого момента и с вторым входом второго регулятора частоты вращения, третий дифференцирующий блок, выход которого соединен с вторым входом регулятора упругого момента, отличающийся тем, что в него введены датчик упругого момента и шестой дифференцирующий блок, первый и второй входы датчика упругого момента соединены с выходами соответственно датчика частоты вращения электродвигателя и датчика тока, а выход с входом второго дифференцирующего блока, выход шестого дифференцирующего блока соединен с первым входом третьего дифференцирующего блока, второй вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения электродвигателя. Устройство выполняет возложенные на него функции, но не обладает способностью токоограничения, что снижает его эксплуатационные возможности. Кроме этого при реализации требуется достаточно сложный датчик упругого момента.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является система управления электроприводом постоянного тока (источник: статья Тарарыкин С.В., Тютиков В.В., Копылова Л.Г. «Формирование переходных процессов электропривода путем частотной коррекции контура токоограничения». // Вестник ИГЭУ, 2007. Вып.3), принятая за прототип. Она состоит из тиристорного преобразователя, через датчик тока соединенного с двигателем постоянного тока, который механически связан с первым датчиком скорости и через вязкоупругую передачу с исполнительным механизмом, задатчик интенсивности, выход которого подключен к неинвертирующему входу сумматора, инвертирующий вход сумматора соединен с электрическим выходом второго датчика скорости, механически соединенного с валом исполнительного механизма, выход первого сумматора через интегратор подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя через первый усилитель соединен с информационным выходом датчика тока, третий вход суммирующего усилителя через второй усилитель соединен с электрическим выходом первого датчика скорости, четвертый вход суммирующего усилителя через третий усилитель соединен со вторым датчиком скорости, выход суммирующего усилителя подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, а информационный выход датчика тока через нелинейный элемент контура токовой отсечки и линейный элемент контура токовой отсечки подключен к инвертирующему входу суммирующего усилителя, при этом линейный элемент контура токовой отсечки представлен последовательным соединением ПИ и ИД звеньев. Решая поставленные для него задачи в режимах «больших» отклонений координат, существенно повышая эффективность работы астатических систем, система управления имеет недостаток, связанный с тем, что техническая реализация интеграторов достаточно сложна. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации интегратор накапливает сигнал, что при цифровой реализации устройства может привести к необходимости запоминания им информации большого объема, а значит и большой разрядности. Подтвердить данное утверждение можно результатами компьютерного моделирования электромеханической системы.

Для определенности примем следующие значения параметров объекта:

- К_СП=22 - коэффициент передачи силового преобразователя;

- Т_СП=0,008 с - постоянная времени силового преобразователя;

- R_a =0,177 Ом - активное сопротивление якорной цепи двигателя постоянного тока;

- Т_а=0,02 с - постоянная времени якорной цепи двигателя;

- С=0,976 Вб - конструктивная постоянная двигателя постоянного тока;

- _н=220 рад/с - номинальная скорость двигателя постоянного тока;

- I_н=30 А - номинальный ток двигателя постоянного тока;

- J₁ =0,11 кг·м² - момент инерции ротора двигателя постоянного тока;

- k₁=0,05 - коэффициент усиления первого усилителя;

- k₂=0,9 - коэффициент усиления второго усилителя;

- k ₃=78,4 - коэффициент усиления третьего усилителя;

- k₅=1504 - коэффициент передачи интегратора;

- k_ТО=200 - коэффициент передачи линейного элемента контура токовой отсечки;

- ₁=0,007 с - постоянная времени ПИ звена линейного элемента контура токовой отсечки;

- ₂=0,01 с - постоянная времени ИД звена линейного элемента контура токовой отсечки;

- J₂ =0,56 кг·м² - момент инерции исполнительного механизма;

- k₄=38,3 - коэффициент усиления четвертого усилителя (в прототипе входит в состав математической модели вязкоупругой передачи);

- C₁₂ =14 Н·м/рад - приведенный коэффициент жесткости кинематической передачи;

- b=0,22 Н·м - коэффициент внутреннего вязкого трения кинематической передачи.

Следует отметить, что величины коэффициентов k₁, k₂ , k₃, k₄, k_то, a также постоянные времени получены путем синтеза параметров регулятора, по методике, представленной в /3/.

Пусть требуется обеспечить время нарастания переходной характеристики системы в линейной зоне ее работы не более 0,2 с при отсутствии перерегулирования по скорости исполнительного механизма и при отсутствии статической ошибки стабилизации его скорости. Эффективное ограничение тока электродвигателя необходимо поддерживать на уровне I_доп =63 A (двукратное увеличение по сравнению с номинальным значением тока) в режимах его перегрузки.

Результаты проведенного компьютерного моделирования рассматриваемого технического решения приведены на фиг.1. Они представлены переходными процессами тока I, скорости вала двигателя постоянного тока ₁, скорости вала исполнительного механизма ₂, сигнала на выходе интегратора U₁ и сигнала на выходе ПИ звена в режимах:

- пуска исследуемой электромеханической системы с задатчиком интенсивности первого порядка и нелинейным контуром токоограничения на скорость, равную половине номинальной при наличии номинального момента на валу исполнительного механизма (от начала координат до t=5 с);

последующего увеличения момента нагрузки до трехкратного номинального значения (в момент времени t=5 с);

- дальнейшего уменьшения нагрузки (при t=7 с) до значения I_a=0,1·I_ном (режим малых токов).

Анализ полученных результатов указывает на то, что система справляется с задачей стабилизации скорости вращения вала исполнительного механизма при различных вариантах воздействия на него момента статического сопротивления.

Однако на интервале времени от t=5 с до t=8 с (наброс нагрузки и снижение ее до значения I_a=0,1·I_ном ) в системе наблюдается резкое увеличение сигнала на выходе интегратора U₁, который достигает в эксперименте на математической модели величины 16×10⁴ относительных единиц. На правой части оси сигнала U₁ с выхода интегратора приведены те значения разрядности цифрового блока, выполняющего функцию интегратора, которые необходимы для практической реализации устройства. Анализ сигнала U₁ на фиг.1 показывает, что требуемая разрядность интегратора при его цифровой реализации достигает 18. Такой же результат получается при анализе переходного процесса на выходе ПИ звена (кривая U₂ на фиг.1). Требуемая разрядность цифрового элемента, реализующего это звено, доходит до 18. Подобное поведение системы при выходе из режима перегрузки объясняется тем, что за время работы контура токовой отсечки (интервал времени от t=5 с до t=7 с) интегратор в главном контуре управления успевает накопить значительный по величине сигнал вследствие подавления контуром токовой отсечки на этом отрезке времени работы напряжение обратной связи основного контура регулирования скорости. На фиг.1 это хорошо заметно при анализе сигнала U₁. То есть в режиме перегрузки (токовая отсечка включена) снижение скорости приводит к уменьшению сигнала обратной связи, действующей на входе интегратора, и чем продолжительнее перегрузочный режим, тем большее значение выходного сигнала накапливает интегратор. Тем самым, активное накопление интегратором информации происходит в период действия контура токовой отсечки, когда главная обратная связь основного контура управления становится слабой. И чем чаще работает контур ограничения тока, тем больший сигнал накапливает интегратор.

Следовательно, использование технического решения, предложенного в прототипе, требует специальных мер, предотвращающих насыщение интегратора. Попытки реализовать устройство-прототип с интегратором, выполненным на операционном усилителе с ограничением выходного напряжения, не решают возникшей проблемы, поскольку уровень ограничения должен быть связан со скоростью, на которую разгоняется вал исполнительного механизма. То есть при разгоне на полную скорость величина напряжения, ограничивающего сигнал на выходе первого интегратора должна быть одной, а при разгоне, например, на половинную скорость, ограничение должно быть скорректировано. Если же интегратор реализуется на цифровом принципе, явление накопление сигнала на выходе интегратора требует запоминания большого объема информации, что значительно усложняет схемотехнику регулятора.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении разрядности интеграторов при технической реализации устройства на цифровых элементах.

Такой результат достигается за счет того, что устройство, содержащее тиристорный преобразователь, через датчик тока соединенный с двигателем постоянного тока, который механически связан с первым датчиком скорости и через кинематическую вязкоупругую передачу с исполнительным механизмом, на валу которого размещен второй датчик скорости, задатчик интенсивности, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого сумматора, инвертирующий вход сумматора соединен с электрическим выходом второго датчика скорости, выход первого сумматора через первый интегратор подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя через первый усилитель соединен с информационным выходом датчика тока, третий вход суммирующего усилителя через второй усилитель соединен с электрическим выходом первого датчика скорости, четвертый вход суммирующего усилителя через третий усилитель подключен к выходу второго датчика скорости, выход суммирующего усилителя подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя, информационный выход датчика тока через последовательно соединенные нелинейный элемент, интегрально-дифференциальный блок, и линейный элемент соединен с информационным входом второго интегратора и с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к инвертирующему входу суммирующего усилителя, дополнительно имеет третий сумматор, блок установки напряжения сброса, блок выделения модуля и четвертый сумматор, причем вход сброса второго интегратора подключен к выходу третьего сумматора, инвертирующий вход третьего сумматора соединен с выходом блока установки напряжения сброса, неинвертирующий вход третьего сумматора подключен к выходу блока выделения модуля, выход второго интегратора одновременно подключен ко входу блока выделения модуля, ко входу сброса первого интегратора и ко второму входу второго сумматора, к инвертирующему входу четвертого сумматора подключен выход блока установки напряжения сброса, выход первого интегратора соединен с неинвертирующим входом четвертого сумматора, выход которого подключен ко входу установки начальных условий первого интегратора.

На фиг.2 изображена блок-схема устройства для автоматического управления электромеханической системой, на фиг.3 приведены результаты компьютерного моделирования работы устройства, на фиг.4 представлена передаточная характеристика нелинейного элемента контура токовой отсечки.

Для фиг.2 введены следующие обозначения: 1 - тиристорный преобразователь, который формирует напряжение U, через датчик тока 2 поступающее на якорную обмотку двигателя постоянного тока 3 независимого возбуждения. Двигатель постоянного тока 3 механически связан с первым датчиком скорости 4 и через кинематическую вязкоупругую передачу 5 - с исполнительным механизмом 6. Исполнительный механизм оснащен вторым датчиком скорости 7. Величина скорости вращения вала двигателя постоянного тока 3 обозначена на фиг.2 как ₁, измеряется первым датчиком скорости 4 и преобразуется им в напряжение U ₁, пропорциональное скорости вращения двигателя постоянного тока 3. Величина скорости вращения вала исполнительного механизма 6 обозначена на фиг.2 как ₂, измеряется вторым датчиком скорости 7 и преобразуется им в напряжение U ₂, пропорциональное скорости вращения вала исполнительного механизма 6. Задатчик интенсивности 8, работающий под управлением входного задающего напряжения U ₃, формирует закон изменения во времени напряжения U _(t), определяющий темп его нарастания в режиме пуска и регулирования. Выход задатчика интенсивности 8 соединен с неинвертирующим входом первого сумматора 9, инвертирующий вход которого соединен с электрическим выходом второго датчика скорости 7. Сюда поступает напряжение U ₂. Выход первого сумматора 9 (напряжение U) через первый интегратор 10 в виде напряжения U₁ подключен к первому входу суммирующего усилителя 11, второй вход суммирующего усилителя 11 через первый усилитель 12 соединен с информационным выходом датчика тока 2, формирующим напряжение U₁, пропорциональное току якорной обмотки двигателя постоянного тока 3. При этом напряжение на выходе первого усилителя 12 обозначено на фиг.2 как U₂. Третий вход суммирующего усилителя 11 через второй усилитель 13 (на фиг.2 - напряжение U₃) соединен с электрическим выходом первого датчика скорости 4 (на фиг.2 - напряжение U ₁). Четвертый вход суммирующего усилителя 11 (напряжение U₄) через третий усилитель 14 соединен с выходом второго датчика скорости 7 (на фиг.2 - напряжение U ₂). Выход суммирующего усилителя 11 подключен к управляющему входу тиристорного преобразователя 1 в виде напряжения U _y. Кроме этого информационный выход датчика тока 2 в виде напряжения U₁ через нелинейный элемент 15 контура токовой отсечки (U_нэ) и интегрально-дифференциальный блок 16 (U₅), а также линейный элемент 17 с коэффициентом усиления Кто (на фиг.2 U₆) соединен с информационным входом второго интегратора 18 и с первым входом второго сумматора 19, выход которого в виде напряжения U_то (напряжение токовой отсечки) подключен к инвертирующему входу суммирующего усилителя 11. Передаточная характеристика нелинейного элемента 15 представлена на фиг.4 и иллюстрирует вид зависимости U _нэ от тока I (вид характеристики - «зона нечувствительности»). На вход сброса второго интегратора 18 контура токовой отсечки в виде напряжения «сброс 1» подключен выход третьего сумматора 20, на инвертирующий вход которого поступает сигнал от блока установки напряжения сброса 21 U_сбр, а на неинвертирующий - напряжение |U_инт| от блока выделения модуля 22. Назначение блока выделения модуля 22 - не допускать изменения знака на своем выходе при изменении полярности сигнала U_инт. Выход второго интегратора 18 (сигнал (U _инт) подключен ко входу блока выделения модуля 22, входу сброса первого интегратора 10 (сброс 2), и второму входу второго сумматора 19. К инвертирующему входу четвертого сумматора 23 подключен выход блока установки напряжения сброса 21, выход первого интегратора 10 соединен с неинвертирующим входом четвертого сумматора 23, выход которого соединен со входом установки начальных условий первого интегратора 10 (U_ну).

Устройство автоматического управления электромеханической системой работает следующим образом. В начальный момент пуска электропривода до скорости вращения в половину от номинальной на вход задатчика интенсивности 8 подают напряжение U ₃, величина которого определяет интенсивность разгона двигателя постоянного тока 3 и исполнительного механизма 6. Задатчик интенсивности 8 меняет напряжение U ₃(t) на своем выходе линейно, обеспечивая необходимую стабильность заданного переходного процесса пуска. При этом скорости вращения ₁ двигателя постоянного тока 3 и ₂ исполнительного механизма 6 начинают возрастать с нуля, и датчики скорости первый 4 и второй 7 в начальный момент вырабатывает на своем выходе напряжения U ₁=0 и U ₂=0, что обеспечивает появление напряжения U на входе первого интегратора 10. Поскольку ток I двигателя постоянного тока 3 в начальный момент времени нулевой, напряжение U₁, снимаемое с информационного выхода датчика тока 2 также нулевое, контур токовой отсечки, представленный нелинейным элементом 15, интегрально-дифференциальным блоком 20, линейным элементом 17, вторым интегратором 18 и вторым сумматором 19 не вступает в действие. Следовательно, сброса по сигналу «сброс 2» первого интегратора 10 не происходит и он начинает интегрировать величину U с нулевого значения, невзирая на поступивший на вход установки начальных условий сигнал от блока установления напряжения сброса 21. Суммирующий усилитель 11, основная функция которого - учет величины всех обратных связей устройства, напряжения на соответствующие входы которого поступают от датчиков с заранее выбранными коэффициентами (за это отвечают усилители с первого по третий), вырабатывает напряжение U_y, которое будучи поданным на управляющий вход тиристорного преобразователя 1 увеличивает напряжения U, подаваемое на якорную обмотку двигателя постоянного тока 3. Тот в свою очередь разгоняется и меняет скорость вращения ₁. За счет кинематической вязкоупругой передачи 6 это изменение передается на вал исполнительного механизма 6. Но за счет вязкоупругих свойств кинематической передачи 5 скорости ₁ и ₂ могут быть не равны. Чтобы ликвидировать эту разницу, в устройство введены обратные связи по указанным скоростям, осуществляющиеся через суммирующий усилитель 11 через соответствующие усилители (второй 13 и третий 14). Как показывают результаты эксперимента, представленные на фиг.3, эти связи успешно отрабатывают воздействие управляющих и возмущающих сигналов, установившиеся значения скоростей ₁ и ₂ равны. На этапе разгона двигателя постоянного тока 3 и исполнительного механизма 6 (временной интервал от 0 до 5 с) в устройстве наблюдается значительное увеличение тока I якорной обмотки. Как только его величина превысит значение 63 A, установленное нелинейной характеристикой нелинейного элемента 15 (фиг.4), последовательно соединенные нелинейный элемент 15, интегрально-дифференциальный блок 16, линейный элемент 17 и второй сумматор 19 начинают вырабатывать сигнал обратной связи по току U_то, который поступает на инвертирующий вход суммирующего усилителя 11. Поскольку обратная связь по току, как и все, заведенные на соответствующие входы суммирующего усилителя 11 от датчиков обратные связи, отрицательна, указанные контуры воздействуют на тиристорный преобразователь 1 и на напряжение якорной цепи двигателя постоянного тока 3 так, что стремятся стабилизировать измеренные датчиками 2, 4 и 7 параметры. Для тока I это приводит к тому, что на временной диаграмме фиг.3 наблюдается участок стабилизации тока (интервал 0.3-2.5 с). Причем введенный в контур токовой отсечки второй интегратор 18 и второй сумматор 19, обеспечивают пропорционально-интегральную составляющую в передаточной функции контура токовой отсечки, аналогично устройству-прототипу. Приведенная на фиг.3 временная диаграмма сигнала U_инт указывает на то, что увеличиваясь в процессе разгона, этот сигнал не достигает заданного блоком установки напряжения сброса 21 величины. В качестве таковой выбрано значение U_сбр=3000 относительных единиц. Число окончания интегрирования выбирается исходя из разрядности аппаратной части, на которой реализуется устройство управления. Блок выделения модуля 22 образует на своем выходе напряжение |U_инт|, которое по своей величине меньше U_сбр и третий сумматор 20, определяющий разницу двух указанных напряжений, не формирует сигнал «сброс 1». Второй интегратор 18 продолжает интегрирование, увеличивая U_инт (как показывает временная диаграмма на фиг.3), сигнал «сброс 2» на вход сброса первого интегратора 10 не поступает. Если же ток I в процессе разгона возвращается в зону 0-63 A, заданную переходной характеристикой нелинейного элемента 15 (фиг.4), накопление сигнала вторым интегратором 18 прекращается, он запоминает последнюю имеющуюся на его выходе информацию. При этом второй сумматор 19, складывая сигналы U_инт и U₆, продолжает подавать сигнал U_то на инвертирующий вход суммирующего усилителя 11. Если учесть, что на данном временном интервале U₆ не меняется, поскольку нелинейный элемент 15 заблокировал прохождение сигнала по контуру токовой отсечки, действие обратной связи по току застабилизировано. В то же время на рассматриваемом временном интервале сигнал U₁ на выходе первого интегратора изменяется линейно, поскольку, как указано выше, сигнал «сброс 2» от второго интегратора 18 не поступает. Как видно на фиг.3 в момент времени t=2.5 с U₁ стабилизируется, поскольку к этому времени процесс пуска заканчивается.

В дальнейшем при отработке управляющих и возмущающих воздействий, перечень и порядок приложения которых такой же, как и для устройства-прототипа, вступают в работу все обратные связи, аналогично процессам, представленным в режиме пуска. Согласно фиг.3, на которой приведены временные зависимости тока I, скорости вала двигателя постоянного тока ₁, скорости вала исполнительного механизма ₂, сигнала на выходе первого интегратора U ₁, и сигнала на выходе второго интегратора U_инт , полученные в результате компьютерного моделирования устройства в тех же режимах, что и для устройства-прототипа, никаких изменений в динамике первых трех из указанных параметров не происходит. Иначе говоря, показатели качества переходных процессов для исполнительного механизма 6 и двигателя постоянного тока 3 остаются такими же высокими, как и в исходном варианте. Анализ же временной диаграммы переходного процесса для сигнала U₁ на выходе первого интегратора 10 указывает на значимые отличия от прототипа, особенно заметные на временном интервале 5-8 с. На этом этапе за счет повторного включения в работу токовой отсечки (наброс нагрузки приводит к превышению током величины 63 A), к накопленному ранее во втором интеграторе 18 сигналу начинает добавляться новый. Величина U_инт, снимаемая с выхода второго интегратора 18, превышает U_сбр, что приводит к появлению сигнала «сброс 1», подаваемого третьим сумматором 20 на вход сброса второго интегратора 18. Тот, обнуляясь, подает сигнал «сброс 2» на вход сброса первого интегратора 10 и он устанавливает на своем выходе сигнал, присутствующий на входе установки начальных условий. Этот сигнал формируется на выходе четвертого сумматора 23 и представляет собой разность сигнала U₁, снимаемого с выхода первого интегратора 10, и сигнала U_сбр, формируемого блоком установки напряжения сброса 21. Тем самым сигналы на выходах первого и второго интеграторов не накапливаются и не могут превысить значения, заданного блоком установки напряжения сброса 21. Осуществляя периодический сброс второго интегратора 18 контура токоограничения по достижении им значения U_сбр в ноль и вычитая из сигнала, накопленного первым интегратором 10 ту же величину, удается избежать бесконечного интегрирования входной информации и, в конечном счете, переполнения элементов памяти, на которых реализуются интегрирующие части устройства. Подобные периодические сбросы никаким образом не отражаются на качестве переходных процессов устройства по регулируемым параметрам. Если провести сравнение переходных процессов для выходных сигналов интеграторов заявляемого устройства и прототипа с учетом того, что как и при анализе переходных процессов в прототипе на правой части оси сигналов U₁ и U_инт с выходов первого и второго интегратора соответственно на фиг.3 указаны значения разрядности цифровых блоков, выполняющих функцию интегратора, можно сделать вывод о том, что в данном варианте реализации разрядность интеграторов снижается до 14, что на 4 разряда меньше, чем в прототипе.

Тем самым предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить разрядность интеграторов при технической реализации устройства на цифровых элементах.