Система регулирования

 

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5й С 0 В -1 /02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3449934/18-24 (22) 09.04.82 (46) 07.11.83. Вюл. 1(41 (72) В. В Век, В.. А. Васильев, В.. П,. Григорьев, А. F. Иахлин, Г. М. Синевич, И. С..уколов и И,И.Яку бович (71) Научный совет по комплексной проблеме "Кибериетика" АН СССР (53) 62-50(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

В 557349, кл. 6 05 В. )1/01, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР пь заявке Ф 3224403/18-24, «л. 6 05 В 13/02, 1981 (прототип). (54) (57) СИСТКИА РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая логический блок, соединенный выходом с управляющими входами первого источжка постоянного напря- . жения, первого и второго блоков .переменных коэффициентов, выходы которых подключены соответственно к ..: первому, второму и третьему входам формирователя сигнала управления, соедниейного выходом со входом объ-. екта регулироважя, первый выход которого подключен к сигнальному вхо-. ду первого блока переменных коэф-. фицнентов и к и ервому входу логи-. ческрго блока, о т л и ч а ю щ а яс. я тем, что, с целъю повышения точности регулирования и помехоза: щнщенности,. она дополнительно содер:жит последовательно соединенные

: третий блок переменных коэффициентов, первый сумматор, подключенный вторым и третьим входами соответственно.ко второму выхаду объекта

1 регулирования и выходу второго источника постоянного напряжения, чет-, вертый блок переменных коэффициентов., второй сумматор, соединенный вторым,. третьим и четвертым входами соответственно с выходамй пятого Е блока переменных коэффициентов,подключенного входом ко входу объекта регулирования, шестого блока переменных коэффициентов и второго источника постоянного напряжения, ин, тегратор, подключенный выходом ко входам второго, третьего и шестого блоков переменных коэффициентов н ко второму входу логического блока, выход которого .соединен с управля-. ющими входамн третьего, четвертого, \ пятого и шестого блоков переменных коэффициентов и второго и третьего

:источников постоянного напряжения.! 10530

Изобретение относится к системам регулирования с переменной структурой и может найти широкое применение при управлении динамическими ,объектами регулирования, например летательными аппаратами, при наличии широкого класса нелинейностей характеристик элементов системы регулирования, Известна система регулирования, содержащая датчик регулирования параметра, вход которого соединен с выходом объекта регулирования, а выход — с вычислителем текущего зна- 15 чения целевой функции, выход которого через логическое устройство соединен с управляющим входом коммутатора, к сигнальным входам котсгого подключены выходы соответствующих 2О источников постоянного напряжения, выход которого через интегратор подключен к выходу объекта регулироваььчя, причем в качестве функции цели может применяться любая функция, 25 в том числе и единичная (1) .

Недостатком данной системы является ее низкие точность, помехозащищенность и быстродействие.

Наиболее близкой к изобретению по 3О технической сущности является система регулирования, содержащая логический блок, выход которого соедйнен с управляющим входом блока источни-.. ков постоянного напряжения, выход ко- 35 торого соединен с первым входом форми рователя сигнала управления, и управляющими входами первого и второго блоков переменных коэффициентов, выходы которых соединены соответствен- 4О но со вторым и третьим входами формирователя сигнала управления, выход которого соединен со входом объекта регулирования, первый выход которого соединен с сигнальным входом первого блока переменных коэффициентов и первым входом логического блока, а второй выход — с сигнальным входом второго блока переменных коэф4ициентов и вторым входом логического бло ка (2).

Недостатком известной системы является недостаточно высокая точность регулирования и низкая помехозащищен55 ность системы, в силу наличия помех, действующих на объект регулирования, и шумов датчиков измерения сигналов фазовых координат.

66 2

Целью изобретения является повы- шение точности регулирования и помехозащищенности системы регулирования динамическим объектом с широким классом нелинейных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в систему регулирования содержащую логический блок, соединенный выходом с управляюифми входами первого источника постоянного напряжения, первого и второго блоков переменных коэффициентов, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам формирователя сигнала, управления, соединенного выходом со входом объекта регулирования, первый выход которого подключен к сигнальному входу первого блока переменных коэффициентов и к первому входу логического блока, введены последовательно соединенные третий блок переменных коэффициентов, первый сумматор, подключенный вторым и третьим входами соответственно ко второму выходу объекта регулирования, и выходу второго источника постоянного напряжения, четвертый блок переменных коэффициентов, второй сумматор, соединенный вторым, третьим и четвертым входами соответственно с выходами пятого блока переменных ко" эффициентов, подключенного входом ко входу объекта регулирования, шестого блока переменных коэффициентов и второго источника постоянного напряжения, интегратор, подключенный выходом ко входам второго; третьего и шестого блоков переменных коэффициентов и ко второму входу логического блока, выход которого соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого и шестого блоков переменных коэффициентов и второго и третьего источников постоянного напряжения.

Функциональная схема системы регулирования представлена на чертеже.

Она содержит объект 1 регулирования, формирователь 2 сигнала управления, шесть блоков 3"8 переменных коэффициентов, три источника 9-11 постоянных напряжений, два сумматора

l2 и 13, логический блок 14 и ин— тегратор 15.

Объект 1 регулирования, формирователь 2 сигнала управления, первый и второй блоки 3 и 4 переменных коэффициентов, первый источник 9 постоянных напряжений и логический блок 14

3 10530бб 4 ,определяют состав известной системы т.е. размерность вектора z меньшерегулирования. При этом формирова- размерности вектора х тель сигнала управления 2 формирует v(t)-вектор помехи в измерениях. сигнал управления в виде Управление динамическим объектом регулирования (3), {4) ., доставляющее минимум критерию качества

+k „Ìôéx, =,1 .д » (ц ц . ..ц ) - вектор сигна Т лов управления динамическим объектом регулирования;

w(t) " сигнал поме 40 хи. Известно, что всякую непрерывную нелинейную функцию ф (x,u,è) с достаточной степенью точности можно ап-роксимировать кусочно-линеййай функцией.

Тогда уравнения, движения динамического объекта могут быть записа:на в виде

° °

x Ax+ В u+G и+с (3) 50 где i 1,2,...,k - номер участка an" проксимации, При этом непосредственному измере.. нию подлежит лишь вектор сигналов -z 55

SHjQl и * Н x + v(t) + 0 (11) где z (z<,zz лр),причем р Сп, где К вЂ” дискретно изменяемые коэф"

1 10 фициенты усиления, . устанавливаемые в блоках 3 и 4 переменных коэффици» ентов и в источнике 9 постоянных напряжений;, Хф,х „;„ц» — вектор сигналов фазовых координат динамического объекта.

Для построения известной система регулирования и формирования сигнала управления требуется возможность точного измерения всех сигналов фазовых координат динамического объекта.

Однако при решении практических задач часть сигналов фазовых координат может быть измерена лишь в зашумленном виде, либо не может быть измерена непосредственно. 25

В этих условиях реализация управления не обеспечивает достаточной точности управления и требуемой помехозащищенности системы.

Для построения предлагаемой систе- З0 мы рассмотрим. уравнения движения динамического объекта 1 регулирования с учетом нелинейных характеристик элементов х Q (x,u, и ), (2) З5 т t» .u3)=$ 1" Q„+u U used», ° ° Ф

x = A x F8 0 Ñ" »-k (z,-Н " — 0").

Ф . Дискретно измеряемые коэффициенты

К определяются из матричных:;уравнений

k =i é"Ê" a=a V.И"+ Здесь i - также номер участка кусочно линейной аппроксимации.

С учетом изложенного в известную схему системы внесены соответству-» ющие изменения

Объект 1 регулирования имеет две группы выходов, первая из которых представляет собой совокупность сигналов, поддающихся непосредственному измерению без помех, а вторая группа .выходов - аовокупность сигналов, измеряемых с помехой.

Формирователь cHrHana, 2 управле» ния теперь формирует сигнал u{t) уп- . равления .в соответствии с выражением (б) .

Кроме того, . в систему дополнительно введеяа четыре блока пйремфняах коэффициентов, обозначенных соответственно 5-8, которые осуществля". рт дискретное изменение коэффициентов усиления„ в системе, соответствующее изменению коэффициентов А,В,К,Н

% II ° » в; соотношении (7) .

6Ос РН Й н Р где М - знак математического ожидания, определяется в виде

V 51K4 + SCEN+86-Ф К л аФ

°" блХОФб„„ъ4ИД1К,Е61 где zest (t) - чаСть сигналов а»п ддаю цихся точному измерению1 .

x (t) - наилучшие оценки вектора сигналов фазовых координат, определяемые из уравнений

1053066

ВНИКПИ, Заказ 8870(45

Тираж 874 Подписное .

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В систему также дополнительно введены два источника 10 и 11 постоянного напряжения, которые формируют сигналы постояйных напряжений, величины и знаки которых определяются величинами С .и 0" соответственно.

Число устанавливаемых коэффициентов s блоках переменных коэффициентов

3-8 и количество постоянных сигналов в каждом источнике 9-11 определяется 10 числом участков выбранной аппроксимации (3).

Изменение коэ44ицентов усиления в блоках переменных коэффициентов 3-8 и изменения сигналов постоянных..нап- 15 ряжений осуществляются по управляющим сигналам логического блока 14.

Сигналы с выхода логического блока 14 поступают дискретно при достиI женин сигналов получаемых оценок фа- 20

Зового вектора величины границы любого участка кусочно-линейной еппроксираации (3).

Предлагаемая система регулирования, является системой с переменной струк- 25 турой, определяемой функционированием, :системы в области оптимальных оценок сигналов фазовых координат,соответствующей участку выбранной кусочно-линейной модели (3) динамического объекта регулирования - 1.Ïðè достижении сигналом оценки величины sa данного номинального значения, соответствующего границе соответствующего участка кусочно-линейной модели (3) в логическом блоке 14 происходит фиксация достижения этим сигналом величины границы участка и формируется команда на соответствующее изменение коэффициентов усиления в блоках 3-8 переменных коэффициентов и подключение постоянного напряжения на вход формирователя 2 сигнала управления и иа входы 12 и 13 сумматоров. Вели" чика коэффициентов усиления блоков

3-8 и величины и знаки сигналов, подаваеьаюх с выходов источников 9-11 определяются в соответствии. с выражениями (6) и {7). .Указанные особенности лредлагаемого технического реаения позволяют добиться повыщения точности управления.и паввйпения помехоэащищенности сйстемы регулирования,