Адаптивная система управления для объектов с запаздыванием

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УГТ- А РАВЛЕтЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗ- ДЫВАЙИЕМ, содержащая последсФатель- , но соединенные задатчик, сравниёаюший элемент, регулятор с оптимизатором, эле-} мент задержки и первый упредитепь, подключенный выходом к Btoiie y входу сравнивающего элемента, соединенного третьим входом с выходом: второго упредитепя, а четвертым входом - с выходом объекта ухфавлевояя, вход которо1х подкпк чен к иервшу входу второго упредитёля и к входу элемента задержки, о т л и ч а юта и с я тем, что, с целью 1К}Вьга1еНИЯ быегрсадейстВия и надежности, она содержит задатчик коэффициентов и Последовательно соедивенные блок аналого-ти} )ровых преобразователей, блок деления , блок умножения, регистр и дифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом к вторым входам зюрвого и второго упрёдителей, второй вход регист (П ра соединен с выходс задатчика коэффиЁСИентрв ,.а выход - с вторым входом блос ка умножения, блок аналого-цифровых Преобразователей подключен вторым выходом к второму входу блока деления, входом - к выходу объекта yit|равления , а вторым входом - к выходу , 1Юрвого упредителя. ел -р-.. САР CQ Од

ÄÄSUÄÄ 1015336 А

С МОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

: РЕСПУБЛИН ()) Q 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЙОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ, »-»ь м» (21) 3225430/18-24 мент задержки и первый упредитель, под (22) 29.12 80.... ключенный -выходом к вМфаму входу (46) 30.04.83. Бюл. % 16 " . сравнивающего элемента, соединенного (72) А.А.Москаленко, Г.Т.Кулаков,,:, третьим входом с; второго упреВ.А.Коробский, A.Т.Кулаков, М.Г.Кова дителя, à четвертым входом - с выходом левский и Н.С.Орлова объекта .управления, вход.которого под(71) Белорусский ордена Трудового Крас- ключен к первому входу второго упрединого Знамени политехнический институт тела и к входу элемента задержки, о т(53) 62-50 (088.8) . л и ч а ю m а а с я тем, что, с целью (56) 1. Гурецкий Х.. Анализ и синтез повышения быстродействия и надежности, систем управления с запаздыванием. М., она содержит задатчик коэффициентов и

Машиностроение, 1974, с. 214. последовательно соединенные блок анало2. Дралюк Б.Н., Синайский Г.В. Сио- го-цифровых преобразователей, блок детемы автоматического регулирования ления, блок умножения, регистр и цифрообъектов с транспортным запаздыванием.: аналоговый преобразователь, подключенМ., Энергия, 1969., с. 21,22. ный выходом K вторым входам первого и Pg

3. Авторское свидетельство СССР второго упредителей, второй вход регист% 648947, кл. Q 05 В 13/02, l977 ра соединен с выходом задатчика коаффи(прототип).: пиеитов,, а выход — с вторым входом блока уМиожения, блок аналого-цифровых (54)(57) АЛАПГИВНАЯ СИСТЕМА УП . преобразователей подключен вторым выРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗ» . ходом K второму входу блока деления, ДЫВАЙИЕМ, содержащая последователь,- .первым входом - к выходу объекта yn- ®®а но соединвнные задатчик, сравниваюшнй . .: равления, а вторым входом - к выходу, 1 ф элемент, регулятор с оптимизатором, эле- - первого упредителя, Эаий

36 2

Недостатком данной системы является использование поискового алгоритма подстройки, что требует применения сложных вычислительных средств и приводит к потерям времени на поиск.

Uenb изобретения - повышение быстродействия и надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит задатчик коэффициентов и последовательно соединенные блок аналого-цифровых преобразователей, блок деления, блок умножения, регистр и цифро- аналоговый преобразователь, Ф подключенный выходом к -вторым входам первого и второго упредителей, второй вход регистра соединен с выходом задатчика коэффициентов, а выход - с вторым входом блока умножения, блок аналогоцифровых преобразователей подключен вторым выходом к второму входу блока деления, первым входом - к выходу объекта управления, а вторым. входом - к выходу первого упредителя.

На чертеже изображена блок-схема системы.

Система содержит задатчик 1, сравнивающий элемент 2, регулятор 3 с оптимизатором, объект 4 управления, элемент

5 задержки, первый упредитель 6, второй упредитель 7, блок 8 подстройки, блок 9 аналого-цифровых преобразователей, блок

10 деления, блок 11 умножения, регистр

12, задатчик 13 коэффициентов и цифроаналоговый преобраэсватель 14.

Известна также система с регулируемой моделью объекта (2), 35

Недостатком этой системы является то, что она требует соблюдения закона изменения основных динамических характеристик объекта и имеет ограничение в

Kоб E 1, me Kоб ко ффици н 40 усиления объекта регулирования, Е - его запаздывание. Нарушение ограничения приводит к значительному ухудшению качества регулирования.

Наиболее близкой к предлагаемому по

45 технической сущности является адаптиьная система управления для объектов с запаздыванием, содержащая последовательно соединенные эадатчик, сравнивающий элемент, регулятор с оптимизатором, элемент задержки и первый упредитель, подключенный выходом к второму входу сравнивающего элемента, соединенного третьим входом с выходом второго упредителя, а четвертым входом - с

Выходом обекта yapasnema, вход кот - 55 рого подключен к первому входу второго упредителя и к входу элемента задержки (3).

В основу адаптивной системы управ пения для обьектов с запаздыванием положен принцип непрерывной адаптации коэффициентов усиления двух упредителей моделей объекта с запаздыванием и без запаздывания за. счет домножения исходного кода коэффициента усиления упредителей на отношение сигналов объекта регулирования и первого упредителя, при этом х, (т к„„(т,1=к, (т.,>=к„„(т, „ „, (1> где К п и К, у - коэффициенты усиления упредителей и объекта регулирования

Х и Х - выходные сигналы объекта регулирования и первого упредите ля;

1 3.(>1М

Изобретение относится к самонастраивающимся систеМам управления и может быть использовано для автоматизации технологических процессов с изменяющимся запаздыванием, обусловленным переменным коэффициентом усиления объекта регулирования, в частности для автоматизации управления тепловыми процессами энергоблоков.

Известна автоматическая система ре- 10 гулирования, содержащая последовательно соединенные задатчик, суммирующий элемент и объект регулирования, выход которого соединен с вторым вычитающим входом суммирующего элемента. Для ком- 15 пенсации запаздывания в систему введена модель объекта, содержащая упредитель и элемент задержки Pl).

Однако работа известной системы оо новывается на точном знании объекта 20 регулирования, а значит, и параметров модели. Качество регулирования существенно ухудшается при неточном моделировании динамики объекта (в особенности коэффициента усиления и транспортного 25 запаздывания). В частности, система плохо работает, когда объект имеет существенно нелинейную или изменяющуюся во времени статическую характеристику, т.е. когда возможно заметное рассогласова- g0 ние между коэффициентами усиления объекта и модели.

3 101ЬЗМ 4

Т. и T; - текущий (очередной) и ное отношение передаемся в блок 11 Умпредыдущий циклы адап- ножения, в котором производится вычистации, ление текущего коэффициента упредите1 *= 1,2,3,...,n . лей по формуле (l). Новое значение

При i =1 коэффициента усиления упреаителей заноКуп (То) "исх (2) - сится в регистр 12, и через цифрс анагае К, „- — йсходный (предварительный) лаговый преобразователь 14 осуществлякоэффициент усиления упреди- ется подстройка коэффициейтов усиления телей. упредителей 6 и 7. При этом перенну

Адаптивная система управления для 1о ройка упредителей не приводит к переобъектов с запаздыванием работает сле- ходным процессам в системе, так как д укхцим образом. сигналы с упредителей подаются на вхоВ исходном положении в регистре 12 ды сравнивающего элемента 2 с проблока 8 подстройки находится либо код тивоположными знаками.

scxogsoro (предварительного) коэффициен-1S На основании информации блока S та усиления упредителей, который уста- подстройки в регуляторе 3 осуществлянавливается задатчиком 13 коэффицие н- ется перенасгройка его параметров. тов, либо soll текущего коэффициента усиления уцредителей предыдущего цикла Таким образом, новая форма связей адаптацни, равного коэффициенту усиле- 20 блока подстройки с узлами известной ния объекта регулирования согласно вы- автоматической системы регулирования ражению (1). для объектов с запаздыванием и предла

При изменении задания от задатчика гаемая структурная организация этого . 1 или при подаче единичного скачка блока позволяют осуществлять компэнса система отрабатывает задание по трем 2s цию снижения быстродействия, обуслов контурам регулирования. ленного уменьшением коэффициента усиле .

Бтюк 9 аналого-цифровых преобразова- ния объекта управления, путем непрерыв телей преобразует выходные сигналы обь- ной адаптации коэффициента усиления екта 4 регулирования и первого упре- упредителей модели объекта беспоискодителя 6 с заданной частотой. Двоичные 3g вым методом. Упрощение структуры бло коды этих сигналов поступают в блок 10, ка подстройки позволяет повысить надеж

rge вычисляется их отношение. Получен- . ность системы в целом.

Составитель В. Нефедов

Редактор A. Огар Техред С.Мигунова Корректор М. Коста

Заказ 3207/43 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

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

Филиал ;АППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4