Система экстремального регулирования

 

1. СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая экстремал ный регулятор и канал регулирования состоящий КЗ последовательно соединенных задатчика, регулятора соотно шения, исполнительного механизма и объекта регулирования, а также двух ключей, причем к первому и второму входу задатчика соотношения подключены соответственно первый и второй входы объекта, первый ключ соединяет выход объекта с входом экстремал ного регулятора, а второй ключ соеUlW«M . диняет выход экстремального регуля тора с вторым входом регулятора соотношения , отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности регулирования и расширения области применения путем использования одного экстремального регулятора для оптимизации одновременной работы нескольких объе1 тов, в систему введен блок распределения каналов, а в канал регулирования кгокдого объекта введены третий ключ, интегратор, блок умноженияj пороговое устройство чи схема запрета, причем выход блока распределения каналов подключен к управляющему входу первого ключа и через схему запрета - к управляющим входам второго, третьего ключей и регулятора соотношения, выход третьего ключа подключен через интегратор к пороговому устройству и к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с вторым входом задатчика соотношения, а выход блока умножения подключен к управляющему входу задатчика соотношения , выход порогового устройства соединен с сигнальным входом схемы запрета.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК ((9) SU (!и

3(53) G 05 B 1 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450013/18-24 (22) 14.06 ° 82 (46) 23.01.84.Бюл. Р 3 (72) В.В.Казакевич и В.Л.Иткин (53) 65-50 (088.8) (56) 1. Каэакевич В.В., Родов A.Á.

Системы автоматической оптимизации.

М., 1977, с. 231.

2. Поиск экстремума. Труды III

Всесоюзного симпозиума по экстремаль ным задачам. Томск, 1969, с. 61 (прототип) .

3. Приборы регулирования РП-2-П2.

Техническое описание, Чебоксары, 1970 с. 11 — 14. (54) (57) 1 ° СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержаща я экстремаль ный регулятор и канал регулирования, состоящий иэ последовательно соединенных эадатчика, регулятора соотношения, исполнительного механизма и объекта регулирования, а также двух ключей, причем к первому и второму входу задатчика соотношения подклкчены соответственно первый и второй входы объекта, первый ключ соединяет выход объекта с входом экстремаль ного регулятора, а второй ключ соединяет выход экстремального регулягора с вторым входом регулятора.соотношения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения точности регулирования и расширения области применения путем использования одного экстремального регулятора для оптимизации одновременной работы нескольких объектов, в систему введен блок распределения каналов, а в канал регулирования каждого объекта введены третий ключ, интегратор, блок умножения, пороговое устройство и схема запрета, причем выход блока распределения каналов подключен к управляющему входу первого ключа и через схему запрета — к управляющим входам второго, третьего ключей и регулятора соотношения, выход третьего ключа подключен через интегратор к пороговому устройству и к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с вторым входом задатчика соотношения, а выход блока умножения подключен к управляющему входу задатчика соотношения, выход порогового устройства соединен с сигнальным входом схемы запрета.

10б8890

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что экстремальный регулятор содержит последовательно соединенные предварительный усилитель, формирующее устройство, запоминающее устройство, сумматор, усилитель приращения, четвертый ключ, второе пороговое устройство и триггер реверса, à также автоколебательный генератор, два ждущих мультивибратора и схему формирования выходного импульса, причем выход формирующего устройства соединен с вторым входом сумматора, выход автоколебательного генератора соединен с входами двух ждущих мультивибраторон с управляющим входом четвертого ключа и с первым входом блока распределения каналов, выход первого ждущего мультивибратора соединен с управляющим входом запоминающего устройства,. а выход второго ждущего мультивибратора подключен к нторому входу блока распределения каналов и к первому входу схемы формирования выходного импульса, второй вход которой соединен с первым выходом триггера реверса и с третьим нходом блока распределения каналов, четвертый вход которого соединен с вторым входом триггера реверса, выход схемы формирования выходного импульса подключен к выходу экстремального ре— гулятора, а вход предварительного усилителя соединен с . входом экстремального регулятора.

Изобретение относится к экстре ,мальному регулированию и может быть использовано в системах автоматической оптимизации соотношения компонентов. Известна система экстремального регулирования (C3P) для оптимизации соотношения компонентов, в которой имеются контур стабилизации соотношения компонентов и контур оптимизации соотношения, причем контур стабилизации осуществляет грубую настройку соотношения, а контур оптимизации — точную настройку на оптимальное соотношение путем изменения установки задатчика соотношения.

В такой СЭР на динамику поиска оказывают влияния динамические ошибки системы регулирования соотношения, что ухудшает и затягивает про-, цесс оснащения экстремума.

Наиболее близкой к предлагаемой является система экстремального ре3. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок распределения каналов содержит счетчик, схему разрешения, два регистра, две схемы сравнения, триггер и счетчикраспределитель каналон, причем выход счетчика соединен с первым входом cxeml разрешения и с первым входом первой схемы сравнения, вторые входы которых подключены к второму входу блока распределения каналов, подключенного третьим входом к треть. ему входу схемы разрешения, четвертый вход которой соединен с выходом триггера, а первый и вторые выходы схемы разрешения соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго регистров, управляющие входы которых подключены к выходу первой схемы сравнения, а выходы, регистров соединены с соответствующими входаь" второй схемы сравнения, второй выход второго регистра подключен к третьему входу первой схемы сравнения, выход второй схемы сравнения подключен к первому входу .триггера, второй вход которо- . го соединен с входом счетчика-распределителя каналов и с выходом перной схемы сравнения, четвертый вход блока распределения каналов соединен с третьим входом триггера и с вторым входом счетчика, первый вход которого подключен к первому входу блока расрределения каналов, соединенного выходами с соответствующими выходами счетчика-распределителя каналов.

2 гулирования, содержащая экстремальный регулятор и канал регулирования, состоящий из последов ательн о соединенных эадатчика, регулятора сооТ ношения, исполнительного механизма и объекта регулирования, а также двух ключей, причем к первому и второму входу задатчика соотношения подключены соответственно первый и второй входы объекта, перный ключ соединяет выход объекта с входом экстремального регулятора, а второй ключ соединяет выход экстремального регулятора с вторым входом регулятора соотношения (1) — (3).

Недостатками известной системы янляются ее работа в режиме непрекращающегося поиска и невозможность использования одного экстремального регулятора для оптимизации нескольких объектов.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования и расширение

1068890 области применения путем использования одного экстремального регулятора для оптимизации одновременной работы нескольких объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в систему экстремального регулирования введен блок распределения каналов, а в канал регулирования каждого объекта введены третий ключ, интегратор, блок умножения, пороговое устройство и схема запрета, при - 10 чем выход блока распределения каналов.подключен к управляющему входу перврго ключа и через схему запрета — к управляющим входам второго, третьего ключей и регулятора соот- 15 ношения, выход третьего ключа подключен через интегратор к пороговому устройству и к первому входу блока . умножения, второй вход которого соединен с вторым входом задатчика соотношения, а выход блока умножения подключен к управляющему входу эадатчика соотношения, выход порогового устройства соединен с сигнальным входом схемы запрета.

Экстремальный регулятор содержит последовательно соединенные предварительный усилитель, формирующее устройство, запоминающее устройство, сумматор, усилитель приращений, четвертый ключ, второе пороговое устройство,и триггер реверса, а также автоколебательный генератор, два ждущих мультивибратора и схему формирования выходного импульса, причем выход формирующего устройства соединен с вторым, входом сумматора, выход автоколебательного генератора соединен с входами двух ждущих мультивибраторов, с управляющим входом четвертого ключа и с первым входом блока 40 распределения каналов, выход первого ждущего мультивибратора соединен с управляющим входом запоминающего устройства, а выход второго ждущего мультивибратора подключен к второму 45 входу блока распределения каналов и.к первому входу схемы формирования выходного импульса, второй вход которой соединен с первым выходом триг-. гера реверса и с третьим входом блока распределения каналов, четвертый вход которого соединен с вторым входом триггера реверса, выход схемы формирования выходного импульса подключен к выходу экстремального регулятора, а вход предварительного усилителя соединен с входом экстремального регулятора.

Блок распределения каналов содержит счетчик, схему разрешения, два регистра, две схемы сравнения, триг- 60 гер и счетчик-распределитель каналов, буричем выход счетчика соединен с первым входом схемы разрешения и с первым входом первой схемы сравнения, вторые входы которых подключены к второму входу блока распределения каналов, третий вход которого подключен к третьему входу схемы разрешения, четвертый вход которой соединен с выходом триггера, а первый и вторые выходы схемы разрешения соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго регистров, управляющие входы которых подключены к выходу первой схемы сравнения, а выходы регистров соединены с соответствующими входами второй схемы сравнения, второй выход второго регистра подключен к третьему входу первой схемы сравнения, выход второй схемы сравнения подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с входом счетчика-распределителя каналов и с выходом первой схемы сравнения, четвертый вход блока распределения каналов соединен с третьим входом триггера и с вторым входом счетчика, первый вход которого подключен к первому входу блока распределения каналов, выходы которого соединены с соответствующими выходами счетчикараспределителя каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы экстремального регулирования; на фиг. 2 и 3 циклограммя работы системы.

Система экстремального регулирования содержит экстремальный регулятор 1, каналы 2 регулирования для каждого объекта, каждый,из которых содержит задатчик 3 соотношения ведущей К1 и ведомой К2 компонент с заданным соотношением компонент d, регулятор 4 соотношения, который . выполнен по известной схеме, исполнительный механизм 5, объект 6 регулирования, первый 7 и второй 8 ключи, блок 9 распределения каналов, третий ключ 10, интегратор li, блок

12 умножения, пороговое устройство

13 и схему 14 запрета.

Экстремальный регулятор содержит предварительный усилитель 15 фоомирующее 16 и запоминающее 17 устройства, сумматор 18, усилитель 19 приращений, ключ 20, пороговое устройство 21, триггер 22 реверса, автоколебательный генератор 23, два ждущих мультивибратора 24 и 25, схему 26 формирования выходных импульсов.

Блок 9 распределения каналов содержит счетчик 27, схему 28 разрещения записи, регистры 29 и 30, первую 31 и вторую 32 схемы сравнения, триггер 33 и счетчик-распределитель

34 каналов.

Система работает следующим образом.

При оптимизации соотношения в одном из каналов блок 9 распределения, каналов, подавая сигнал на управляю1068890

30 щий вход ключа 7, соединяет выход объекта 6 через ключ 7 с входом предварительного усилителя 15 экстремаль. ного регулятора.

При отсутствии сигнала с выхода порогового устройства 13 на.схему

14 запрета сигнал с выхода обегающего устройства проходит на управляющий вход ключа 8, что приводит к его замыканию. При этом сигнал с выхода схемы 26 формирования выходных импульсов экстремального регулятора проходит на второй вход geryлятора соотношения. Одновременно сигнал с, выхода обегающего устройства поступает на управляющий вход ре- 15 гулятора 4 соотношения и управляющий вход ключа 10 через схему 14 запрета. При этом, ключ 10 замыкает-.. ся, а регулятор соотношения переходит в режим, при котором сигналы на - 20 его выходе. повторяют сигналы на его втором вхоце. В этом режиме экстремальный регулятор производит поиск, непосредственно воздействуя. на исполнительный механизм, а в задатчик соотношения дополнительно к заданному соотношению компонентов с пода ется поправка ь д. с выхода блока

12 умножения, учитывающая фактическое соотношение компонентов, имеющее место в результате поиска экстремума.

По окончании поиска в первом канале блок 9 распределения каналов снимает сигнал с устройств, на. которые он подавался ранее. При этом вход и выход экстремального регулятора 1 отключаются от выхода объек- та 6 и от второго входа регулятора

4 соотношения. Регулятор 4 соотношения переходит в режим работы с пер- 40 вого входа, т,е. к работе в режиме стабилизации соотношения, задаваемого скорректированным задатчиком соотношения ° Размыкание треТьего ключа 10 приводит интегратор 11 в 45 режим запоминания найденной поправки. Коррекция величины поправки при изменении величины компонент осуществляется с помощью блока 12 умножения.

Максимально допустимая величина поправки аoL определяется пороговым устройством 13. При превышении сигнала на входе порогового устройства порога срабатывания с выхода порогового устройства поступает сигнал на схему 14 запрета. Это приводит к снятию сигнала обегак1щего устройства с устройств .4, 10 и 8 и к переходу системы в режим стабилизации соотношения, 60

На фиг. 2 приведена циклограмма, иллюстрирующая работу системы экстре мального регулирования, где показано: 1 — значение компоненты К„;

2 — значение компоненты К, 3 — сиг- 65 нал на выходе задатчика соотношения;

4 - сигнал на выходе интегратора;

5 - сигнал на выходе устройства перемножения; 6 — величина зоны нечувствительности системы регудирования соотношения; 7 — сигнал на выходе схема запрета; 8 — сигнал на выходе порогового устройства, 9 - сигнал на выходе рлока распределения каналов 10 - выходной поисковый сигнал экстремального регулятора.

На фиг. 2.4 пунктиром показаны пороги срабатывания порогового устройства, на фиг. 2.5 - пороги сраба" тывания порогового устройства, приведенные к выходу устройства перемножения, т.е. границы расширенной эоны-поиска экстремального регулятора (зоны нечувствительности системы регулирования соотношения) . Величина этой зоны пропорциональна проиэведению величины порога срабатывания порогового устройства на величину оптимизнруемой компоненты К> т,е. при постоянном пороге срабатывания порогового устройства величина зоны нечувствительности системы регулирования соотношения уменьшается с уменьшением расхода компоненты К .

В начальный промежуток времени

04: йй в первом канале происходит работа системы регулирования соотношения. и не производится экстремального поиска. Зона нечувствительности регулятора соотношения имеет номинальное (небольшое) значение.

Выходной поисковый сигнал экстремального регулятора не оказывает влияния на регулируемую компоненту.

В момент времени t=A обегающее устройство подключает к первому каналу экстремальный регулятор. При этом эона нечувствительности системы регулирования соотношения увеличивается до значения, показанного за фиг. 2 6. Поисковые сигналы экстремального регулятора (фиг. 2 ° 10) вызывают изменение компоненты К (фиг. 2.2) в направлении приближения к экстремуму, в связи с чем для показанного на графике случая в интервале Ас сБ реверса не происходит.

Каждое изменение компоненты К приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе задатчика соотношения, Сйгнал рассогласования вызывает изменение напряжения на выходе интегратора (фиг. 2.4), который вместе с устройством перемножения находится в цепи отрицательной обратной связи задатчика соотношения.

В процессе поиска происходит изменение поправки задания соотношения ьК . В показанном на фиг. 2 случае в процессе поиска к моменту времени

t--Б величина поправки аК выходит на границу эоны нечувствительности, 1068890 в результате чего происходит отключение экстремального регулятора и передача управления регулятору соотношения, Как вйдно из фиг. 2, в промежутке Б<МВ происходит работа регулятора соотношения с уменьшенной (номинальной) зоной нечувствительности. В момент времени t=B блок 9 распределения каналов отключает экстремальный регулятор от первого канала.

Предположим, что в некоторый мо,мент времени t=l, когда блок распределения каналов еще не подключил экстремальный регулятор к первому .каналу, начинает происходить уменьшение величины стабилизируемой компоненты К ;. тогда регулятор соотношения начинает уменьшать компонен ту К .Сигнал поправки установки К1 также начинает уменьшаться, вследствие чего найденное оптимальное соотношение приблизительно остается в оптимальном значении (фиг. 2.5).

На фиг, 3 приведена циклограмма, иллюстрирующая работу экстремального регулятора и блока распределения каналов, где обозначено: 1 — выходное напряжение автоколебательного генератора 23;. 2 и 3 — выходные сигналы первого 24 и второго 25 мультивибраторов; 4 — сигнал на выходе усилителя 19 приращения; 5 сигнал на:выходе триггера 22 ревер са," 6 — процесс счета импульсов в счетчике 27 (условно); 7 и 8 — процесс изменения содержимого первого

29 и второго 30 регистров; 9 — сигнал на выходе первой схемы 31 сравнения; 10 - сигнал на выходе триггера 33; ll — сигнал на выходе схемы

32 сравнения; 12 и 13 — выходной сигнал на первых двух каналах счетчика-распределителя 34 каналов.

Экстремальный регулятор работает следующим образом.

Входной сигнал усиливается предварительным усилителем 15, в формирующем устройстве 16 вырабатываются сигналы, пропорциональные производным от входного сигнала. Далее сигнал в некоторые моменты времени запоминается в запоминающем устройстве 17. В последующие моменты времени сигнал, запомненный в устройстве 17, сравнивается с сигналом на выходе формирующего устройства 16 в сумматоре 18 и разностный сигнал подается на усилитель 19 приращений. Далее сигнал поступает на ключ

20 ° Если в момент открытия ключа сигнал нв выходе устройства 19 отрицательный, то произойдет срабатывание порогового устройства 21, выходнoN импульс которого вызовет переброс триггера 22 реверса в противоположное положение. На выходе триг. гера реверса формируется сигнал, соответствующий текущему положению триггера реверса. На втором выходе формируется импульс в момент переброса триггера. Сигнал с первого выхода триггера 22 поступает в схему 26 формирования выходного импульса и в схему 28 разрешения записи.

Сигнал с второго выхода этого триггера поступает в первую схему 31 сравнения и счетчик 27, осуществляя

10 сброс счетчика на нуль. Основным тактирующим элементом экстремального регулятора является автоколебательный генератор 23. Своим выходным им-, пульсом он открывает ключ 20, а зад15 ним фронтом своего выходного импульса запускает ждущие мультивибраторы

24 и 25 и записывает еще одну единицу в счетчик 27. Ждущий мультивибратор 24 на время своего выходного импульса обеспечивает слежение. величины напряжения на выходе запоминающего устройства за сигналом на выходе формирующего устройства. При этом напряжение на входе усилителя приращений равно нулю. С окончанием выходного импульса, ждущего мультивибратора 24 в запоминающем устройстве фиксируется значение выходного напряжения. Выходной импульс ждущего мультивибратора 25 поступает в схему 26 формирования выходных импульсов, в схему 28 разрешения записи и во вторую схему 32 сравнения. В схеме 26 формирования выходных импульсов формируются импульсы, З5- которые, будучи поданными на второй вход регулятора соотношения, вызовут перекладку исполнительного механизма, причем длительность перекладки определяется длительностью выходного

4р импульса мультивибратора 25, а направление перекладки — положением триггера 22 реверса.

Схема 28 разрешения записи осуществляет запись в первый 29 или вто

45 рой 30 Регистры в зависимости от положения триггера 22 реверса. В соответствующий регистр записывается текущее состояние счетчика 27 в момент окончания выходного импульса мультивибратора 25. Сравнение содержимого регистров 29 и 30 осуществляется первой схемой 31 сравнения в моменты переброса триггера реверса.

При равенстве содержимого регистров схема сравнения вырабатывает импульс, взводящий триггер 33, выходной сигнал последнего поступает на схему

28 разрешения записи и блокирует запись.

Вторая схема 32 сравнения осуще60 ствляет сравнение содержимого старших разрядов одного иэ регистров (беэ одного младшего разряда), например второго, с содержимым счетчика

27 в момент окончания выходного им65 пульса мультивибратора 25.

1068890 к„

Вы . зад.

C00fW0NPHUR бих. ц инвег рапира

Вы П5

В БУ

t

Baud

При равенстве, которое наступает когда в счетчике записано число А, равное — если В четное

Ь

А, 2. если В нечетное где B .- содержимое регистра, вторая схема 32 сравнения вырабатывает импульс, который сбрасывает триггер 33 и, поступая на счетчикраспределителЬ 34 каналов, вызывает

Вык.

УСйРойг яда перемиакеguy 5

Зиа Hevykm

Ья мяыокии

Cucrn садщошвнйя игнал на

ВЬиадЕ yy переключение этого устройства на следующий канал, оставляя при этом на предыдущем канале исполнительный механизм-приблизительно в середине зоны поиска, т.е. в положении, соответствующем экстремальному значению.

Предлагаемая система позволяет увеличить точность регулирования и уменьшить потери на поиск, что зиа10 чительно повысит. экономичность систем автоматической оптимизации соотI нсхаения компонентов.

2

4

8

6 и

12

Составитель П. Кудрявцев

Редактор А..Козориз Техред И.Тепер Корректор A. Зимокосов

Заказ 11463/42 Тираж 846 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4