Адаптивная система регулирования объекта с нестационарной характеристикой,например,дуговой сталеплавильной печи

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА С НЕСТАЦИОНАРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ, НАПРИМЕР, ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ, содержащая исполнительный орган, два датчика, четыре фильтра низкой частоты, два блока задержки, четыре блока сравнения, генератор пробных сигналов , последовательно включенные, первый блок умножения, пятый блОк сравнения, второй блок умножения, блок деления и интегратор, последовательно включенные шестой блок сравнения, первый экстраполятор и первый сумматор, первый, второй, третий и четвертый Зсщатчики, выходы которых по;п1ключены соответственно к первым входам седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения и второго сумматора, первый блок определения модуля, выход которого через второй сумматор соединен с вторым входом блока деления, сиунум-реле , выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения , выход объекта управления соединен через последовательно включенные второй и второй . фильтр низкой частоты с первым входом третьего блока сравнения, выход исполнительного органа соединен с входом объекта управления И через первый датчик с входом первого фильтра низкой частоты, выход интегратора соединен с-первым входом первого блока умножения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в нее введены пятый, шестой и седьмой задатчики, второй и третий экстраполяторы, обратная модель объекта, два квадратора, элемент И, третий и четвертый блоки задержки , четыре блока памяти, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки сравнения, второй блок определения модуля, первый и второй переключате (О ли, ключ, последовательно включенные таймер, блок реализации экспоненциальной зависимости, тринадцатый блок сравнения и ограничитель, выход которого соединен с входом исполнительного органа, выход второго фильтра низкой частоты соединен с вторыми входами седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения, с входом третьего экстраполятрра, выход а которого соединен через последовательно включенные второй блок за00 00 держки, третий блок сравнения, четвертый блок памяти и второй переключатель с вторым входом пятого , со блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоты подключен к первым входам первого и второго блоков , первого блока сравнения , через первый блок задержки к первому входу шестого блока сравнения , через последовательно включенные второй экстраполятор, третий блок задержки, первый блок срав .нения, третий блок памяти и первьгй переключатель - к входам первого блока определения модуля, сигнумреле и второму входу первого блока

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(59 G 05 B 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3558851/18-24 (22) 15.03.83 (46) 23.01.84. юл. 9 3 (72) A.Ф.Кузнецов, В.П.Авдеев, Л.П.Мышляев, Е.Ф.Демичев, С.К.Коровин, К.И.Изаак, В.И.Чосырев, И.И.Чухов и В.Я.Дубовик (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. С.Орджоникидзе (53) 62-50 (088. 8) (56) 1. - Авторское свидетельство СССР

9 416906, кл. Н 05 В 7/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3346639/24, кл. G 05 В 13/02, 1981 (прототип). (54) (57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА С НЕСТАПИОНАРНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙр НАПРИМЕР, ДУГОВОЙ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ, содержащая исполнительный орган, два датчика, четыре фильтра низкой частоты, два блока задержки, четыре блока сравнения, генератор пробных сигналов, последовательно включенные, первый блок умножения, пятый блОк сравнения, второй блок умножения, блок деления и интегратор, последовательно включенные шестой блок сравнения, первый экстраполятор и первый сумматор, первый, второй, третий и четвертый задатчики, выходы которых подключены соответственно к первым входам седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения и второго сумматора, первый блок определения модуля, выход которого через второй сумматор соединен с вторым входом блока деления, сигнум-реле, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, выход объекта управления соединен через последовательно включенные второй,датчик и второй . фильтр низкой частоты с первым входом третьего блока сравнения, вы ход исполнительного органа соединен с входом объекта управления н через первый датчик с входом первого фильтра низкой частоты, выход интегратора соединен с. первым входом первого блока умножения, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в нее введены пятый, шестой и седьмой эадатчики, второй и третий экстраполяторы, обратная модель объекта, два квадратора, элемент И, третий и четвертый блоки задержки, четыре блока памяти, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки сравнения, второй блок определения Pg . модуля, первый и второй переключатели, ключ, последовательно включенные таймер, блок реализации экспоненциальной зависимости, тринадцатый С блок сравнения и ограничитель, выход которого соединен с входом ис- Я полнительного органа, выход второго фильтра низкой частоты соединен с вторыми входами седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения, с входом третьего экстраполятора, выаод которого соединен через последовательно. включенные второй блок задержки, третий блок сравнения, четвертый блок памяти и второй переключатель с вторым входом пятого блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоты подключен к первым входам первого и второго блоков памяти, первого блока сравнения, через первый блок задержки - ф, к перВому входу шестого блока срав- нения, через последовательно включенные второй экстраполятор, третий блок задержки, первый блок сравнения, третий блок памяти и первый переключатель — к входам первого блока определения модуля, сигнумреле и второму входу первого блока

1068891 ления С11.

30 умножения, выход пятого задатчика подключен через второй блок срав« иения к вторйм входам третьего и четвертого блоКов памяти, к управляющим входам первого и второго переключателей, выход первого блока сравнения соединен с вторым входом первого переключателя и через второй блок оиределения модуля — с вторым входом второго блока сравнения, выход третьего блока сравнения подключен к второму входу второго пере.— ключателя, выход седьмого блока сравнения подключен через первый блок памяти к .второму входу тринадцатого блдка сравнения, выход которого подключен к первому входу ограничителя, выход восьмого блока сравнения через второй. блок памяти — к первому входу десятого блока сравнения, второй. вход которого подключен к выходу блока реализации экспоненциальной зависимости, а выход — к второму входу ограничителя, выход девятого блока сравнения, соединен через обратную модель

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию в частности. к адаптивным системам регулирований, и может бытЬ использовано для построения систем регулирования техническими объектами, которые описываются последовательным соединением звена чистого запаздывания и инерционного звена первого порядка с изменяющимся коэффициентом усиления (передачи) .

Объекты подвержены влиянию неконтролируемых внешних воздействий, структурно-статистические свойства которых существенно изменяются на . интервале времени запаздывания.

Примером такого класса объектов является дуговая сталеплавильная электрическая печь, если рассматривать задачу регулирования ее электрического режима. Регулирующим воз. действием в этом случае является перемещение электродов, а выходной переменной объекта — ток или электрическая мощность печи. Коэффици.ент передачи указанного канала ре- . гулирования изменяется по ходу плавки в 2-3 раза. Объект подвержен влиянию нестажионарных неконтролируемых возмущений, обусловленных, в частности, изменениями параметров шихты и питающего напряжения.

Задача регулирования заключается в обеспечении инвариантности выФ объекта с вторым входом шестого блока сравнения и через последовательно включенные первый квадратор, третий фильтр низкой частоты, одиннадцатый блок сравнения и логический блок И - с управляющим входом ключа, выход первого экстраполятора соединен"через последовательно включенные четвертый, блок задержки, четвертый. блок сравнения, второй квадратор, четвертый фильтр низкой частоты и двенадцатый блок сравнения .с вторым входом элемента И, выход шестого блока сравнения соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выходы шестого и седьмого задатчиков соединены с вторыми входами соответственно одиннадцатого и двенадцатого блоков сравнения, выход первого сумматора подключен к третьему входу ограни, чителя, выход интегратора — к дополнительному входу обратной модели объекта, выход генератора пробных сигналов соединен через ключ с вторым входом первого сумматора.. 2 ходной переменной от изменений внешних воздействий и коэффициента усиления объекта управления.

Известна адаптивная система регулирования электрического режима дуговой электропечи, содержащая последовательно включенные дуговую электропечь,. блок определения производной регулируемой переменной, блок деления, блок формирования сигнала коррекции, регулятор и блок определения производной управляющего воздействия, причем выход дуговой электропечи соединен с вторым входом регулятора, выход которого подключен к входу дуговой электропечи, выход блока определения про; изводной управляющего воздействия соединен с вторым входом блока деНедостатком системы является низкая точнооть регулирования, обусловленная тем„ что при коррекции настроек регулятора не учитывается запаздывание в канале регулирования и производится деление производной регулируемой переменной на производную управляющего воздейст вия, определенные в один момент времени. Кроме того, не учйтываются измерительные помехи, что ведет к большим ошибкам при определении производных.

10б8891

Наиболее близкой к предлагаемой является адаптивная система экстремального регулирования, содержащая последовательно включенные объект управления, первый датчик, первый фильтр низкой частоты, первый блок сравнения, второй фильтр низкой частоты, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, первый блок умножения, блок деления, интегратор, пятый блок сравнения, первый масштабирующий блок, шестой блок сравнения, экстраполятор, первый сумматор,. исполнительный орган, второй датчик, третий фильтр низкой частоты, седьмой блок сравнения, первый блок задержки, четвертый фильтр низкой частоты, восьмой блок сравнения и второй блок умножения, выход которого соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, последовательно включенные третий датчик,. пятый фильтр низкой частоты, девятый блок сравнения, второй масштабирующий блок, второй сумматор, Второй блок задержки и третий масштабирующий блок, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения,. последовательно включенные четвертый датчик, шестой фильтр низкой частоты, десятый блок сравнения и третий масштабирующий блок, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через первый блок адаптации со своим дополнительным входом, выход первого масштабирующего блока соединен через второй блок адаптации со своим дополнительным входом, выход второго сумматора,соединен с вторым входом седьмого блока сравнения и вторым входом первого сумматора, третий вход которого подключен к выходу генератора пробных сигналов, выход четвертого фильтра низкой частоты соединен с .вторым входом шестого блока сравнения, выход которого подключен к вторым входам первого, второго и третьего блоков адаптации, первый вход третьего блока адаптации соединен с выходом экстраполятора, а выход— с дополнительным входом экстраполятора, выход восьмого блока сравнения соединен через сигнум-реле с вторым входом первого блока умножения, через блок. выделения модуля и третий сумматор — с вторым входом блока деления, выход интегратора подключен к второму входу второго блока умножения, выходы первого, второго, третьего и чет- ° вертого задатчиков соединены с вторым входами соответственно девятого десятого, первого блоков сравнения и третьего сумматора, выход первого блока сравнения подключен к второму входу третьего блока срав

1О

15 нения, выход первого блока задержки - к,второму входу восьмого блока сравнения, второй выход объекта ,управления — к входу четвертого датчика, первый вход объекта управления — к выходу исполнительного органа, второй вход — к входу второго датчика С21.

В известной адаптивной .системе регулирования из целевой выходной перемениой объекта управления вычитаются .эффекты изменений контролируемых внешних воздействий и косвенной выходной переменной, затем определяются приращения скорректированной целевой выходной переменной и управляющего воздействия относитель-, но их текущих средних значений. По рассчитанным приращениям оценивает-. ся знакопеременный коэффициент экстремального объекта управления. С использованием знакопеременного коэффициента и текущего среднего зна- чения управляющего воздействия определяются требуемые управляющие воздействия на прошедших интервалах времени. Требуемые -управЛяющие воздействия зкстраполируются на предстоящие интеовалы управления, алгебраически суммируются с корректировками по изменениям контроЗО лируемых внешних воздействий и пробными сигналами и направляются на реализацию в исполнительный орган.

Недостаток известной адаптивной системы при ее использовании для

35 рассматриваемого класса объектов является низкая точность регулирования, обусловленная тем, что не учитываются динамические свойства . объекта из-за усреднения переменным

4О на большом интервале времени, и. тем, что постоянно осуществляется подача пробных сигналов. ель изобретения - повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивную систему регулирования, содержащую исполнительный орган, два датчика, четыре фильтра низкой частоты, два блока задержки, четыре блока сРавнения, генератор пробных сигналов, последовательно включенные первый блок умножения, пятый блок сравнения, второй блок умножения, блок деления и интегратор, последовательно включенные шестой блок сравнения, первый экстраполятор и первый сумматор, первый, второй, третий и четвертый задатчики, выходы которых подключены соответственно к первым входам

60 седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения и второго сумматора первый блок определения модуля, выход которого через второй сумматор соединен с вторым входом блока деле;

g5 ния, сигнум-реле, выход которого 1068891

50 соединен с вторым входом второго блока умножения, выход объекта управления соединен через последовательно включенные второй датчик и второй фильтр низкой частоты с первым входом третьего блока сравнейия, выход исполнительного органа соединен с входом объекта управления и через первый датчик с входом первого AHJlbTpB низкой частоты, выход интегратора соединен с первым входом первого блока умножения, введены пятый, шестой и седьмой задатчики, второй и третий экстраполяторы, обратная модель объекта, два квадратора, логический 15 блок И, третий и четвертый блоки задержки, четыре блока памяти, десятый, одиннадцатый и двенадцатый . блоки сравнения, второй блок определения модуля, первый и второй пере- 20 ключатели, ключ, последовательно включенные таймер, блок реализации эксионенциальной зависимости, три надцатый блок-сравнения и ограничитель, выход которого соединен с 25 входом исполнительного органа, выход второго фильтра низкой частоты соединен с вторыми входами седьмого, восьмого и девятого блоков сравнения, с входом третьего экстра- З0 .полятора, выход которого соединен через последовательно включенные второй блок задержки, третий блок сравнения, четвертый блок памяти и второй йереключатель с вторым входом пятого блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоТы подключен к первым входам первого и второго блоков памяти, первого блока сравнения, через первый блок задержки — к первому входу шестого 40 блока сравнения, через последова ельно включенные второй экстраполятор, третий блок задержки, первый блок сравнения, третий блок памяти и первый переключатель - к 45 входам первого блока определения модуля, сйгнум-реле и второму входу первого блока умножения, выхбд пятого задатчика подключен через второй блок сравнения к вторым входам третьего и четвертого блоков памяти, к. управляющим входам первого и второго переключателей, выход первого блока сравнения соединен с вторым входом первого пе- 55 реключателя и через второй блок определения модуля — с вторым вхо.дом второго блока .сравнения, выход третьего. блока сравнения подключен к второму входу второго переключателя, выход седьмого блока сравнения подключен через первый блок памяти к saорому входу тринадцатого блока сравнения, выход которого . подключен к первому входу ограничителя, выход восьмого блока сравнения 65

1 через второй блок памяти - к первому входу десятого блока сравнения, второй в од которого подключен к выходу блока реализации экспоненциальной зависимости, а выход - к второму входу ограничителя, выход девятого блока сравнения соединен через обратную модель объекта с . вторым .входом шестого блока сравнения и через последовательно включенные первый квадратор, третий фильтр низкой частоты, одиннадцатый блок сравнения и логический блок И - с управляющим входом ключа, выход первого экстраполятора соединен через последовательно включенные четвертый блок задержки, четвертый. блок сравнения, второй квадратор, четвертый Фильтр низкой частоты и двенадцатый блок сравнения с вторым входом логического блока И, выход шестого блока сравнения соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выходы шестого и седьмого эадатчиков соединены с вторыми входами соответственно одиннадцатого и двенадцатого блоков сравнения, выход первого сумматора подключен к третьему вХоду ограничителя, выход интегратора — к дополнительному входу обратной модели объекта, выход генератора пробных сигналов соединен через ключ с вторйм входом первого сумматора. .Введение новых блоков и связей позволяет повысить точность системы регулирования, адаптировать коэФФициент передачи канала регулирования без .нанесения пробных сигналов с прогнозированием рабочих траекторий управляющих воздействий н соответствующих нм выходов, а также с нанесением пробных сигналов на прогнозируемые траектории рабочих управлений, если последние не поетерпевают существенных изменений.

Кроме того, в системе оперативно корректируются ограничения на минимально и максимально допустимые значения управляющих воздействий, выход эа которые нарушают нормальное протекание технологического процесса.

На чертеже приведена блок-схема адаптивной системы регулирования объекта с нестационарной характеристикой, например, дуговой стале- плавильной электропечи.

Адаптивная система регулирования содержит исполнительный орган 1, объект 2 управления, первый датчик 3, второй датчик -4, первый эадатчик 5, второй задатчик 6, первый фильтр 7 низкой частоты, второй фильтр S низкой частоты, седьмой блок 9 сравнения, восьмой блок

10 сравнения, пятый задатчик 11, 1068891

50 второй блок 12 сравнения, таймер 13, первый блок 14.памяти, второй блок 15 памяти, второй экстраполятор 16, третий блок 17 задержки, первый блок 18 сравнения, втОрой блок 19 определения модуля, третий блок 20.памяти, первый переключатель 21, третий экстраполятор 22, второй блок 23 задержки, третий блок 24 сравнения, блок 25 реализации экспоненциальной зависимости, 10 тринадцатый блок 26 сравнения„ де-сятый блок 27 сравнения, первый блок 28 задержки, первый блок 29 определения модуля, сигнум-реле 30, .первый блок 31 умножения, четвер- 15 тый блок 32 памяти, ограничитель 33, четвертый задатчик 34, второй сумматор 35, второй переключатель 36, шестой задатчик 37, пятый блок 38 сравнения; одиннадцатый блок 39 сравнения, третий фильтр 40 низкой частоты, первый квадратор 41, второй блок .42 умножения, логический блок И 43, двенадцатый блок 44 сравнения, четвертый Фильтр 45 низкой частоты, второй квадратор 46, блок

47 деления, генератор 48 пробных сигналов, ключ 49, седьмой задатчик 50, четвертый блок 51 задерж- ки, четвертый блок 52 сравнения, интегратор 53, первый сумматор 54, первый }кстраполятор 55, шестой блок 56 сравнения, обратную модель

57 объекта, девятый блок 58 сравнения и третий эадатчик 59.

На чертеже обозначено: 0 — управляющее воздействие; (— неконтлируемые внешние воздействия; выходная переменная объекта управления; J — - сигнал включения таймера. . 40 !

Фильтр низкой частоты выполнен в виде последовательно включенных блока сравнения, ограничителя и- ин-, тегратора, выход которого соединен 45 с первым входом блока сравнения и является выходом фильтра низкой частоты, вход которого соединен с вторым входом блока сравнения. Блок памяти реализован на стандартных логических элементах и имеет два входа: информационный и вход разрешения записи. При поступлении сигнала на второй вход, происходит запись информации. Экстраполяторы выполнены в виде реальных форсирующих звеньев. Генератор пробных сигналов представлен, в частном случае, мультивибратором, вырабатывающим прямоугольные импульсные сигналы.

Переключатель содержит сумматор, 60 замыкающий и размыкающий ключи, информационные входы которых соединены с информационными входами переключателя, управляющие входы — с управляющим входом переключателя, 65

l выходы ключей соединены с входами сумматора, подключенного выходом к выходу переключателя.

Адаптивная система регулирования объекта с нестационариой характериСтикой содержит подсистемы, выполняющие функции адаптации коэффициента передачи канала регулирования, определения момента подключения генератора пробных сигналов, оператив" ного уточнения ограничений на управляющие воздействия и выработки непосредственно управляющего воздействия.

Коэффициент передачи канала ре- гулирования адаптируется по данным о приращениях управляющего воздействия и выходной переменной относительно их экстраполированных значений, что позволяет получать хорошие оценки коэффициента в замкнутой системе регулирования во время ее нормальногр функционирования.

Предусмотрено также нанесение пробных сигналов с целью адаптации коэффициента передачи при значитель% ном ухудшении качества- регулирования. }

Адаптация коэфФициента передачи осуществляется следующим образом.

Величина выходной переменной Y измеряется вторым датчиком .4 и по-. лученный сигнал подается на второй фильтр 8 низкой частоты, где подавляется измерительная помеха. Выходной сигнал второго фильтра 8 низкой частоты экстраполируется на интервал времени Т4 третьим экстраполятором 22. Интервал времени Т выбирается таким образом, чтобы практически закончился переходный процесс, вызванный изменением управляющего воздействия, т.е. равным +(2-3)Т, где Ь и Т вЂ . постоянные времени чистого запаздывания и инерции канала регулирования. Экстраполированный сигнал задерживается во втором блоке 23 задержки на интервал времени Т< и вычитается в третьем блоке 24 сравнения из выходного сигнала второго Фильтра,8 низкой частоты. На выходе третьего блока 24 ..сравнения получается сигнал о приращении лУ выходной переменной относительно ее экстраполированного значения, который подается на первый (информационный) вход четвертого блока 32 памяти и на второй вход второго,переключателя 36 °

Аналогично выходной перемЕнной величина управляющего воздействия измеряется первым датчиком 3 и полученный сигнал, подается на первый фильтр 7 низкой частоты. Выходной сигнал первого фильтра 7 низкой частоты экстраполируется во втором экстраполяторе 16 на интервал вре1068891

10, б д (Ю-к(0.д0Ю йу дОф .В, 1

V+ .l U(t)l 60 где тг

9 постоянная времени интегрирования переменная интегрирования;

65 мени Т, задерживается в третьем блоке 17 задержки на тот же интервал времени и вычитается в первом блоке 18 сравнения из выходного сигнала первого фильтра 7 низкой частоты. На выходе первого блока 18 . 5 сравнения получается сигнал о приращении дО управляющего воздействия относительно его экстраполированного значения, который подается на информационный вход третье- 10 го блока 20 памяти и второй вход первого переключателя 21.

Уточнение коэффициента передачи канала регулирования производится только в том случае, когда прира- 5 щения дО имеют значительную величину, что свидетельствует о существенных изменениях управляющего воздействия. В момент времени, когда сигнал о 1д Q (превышает заданное значение, сигналы о(д0(и дУ через первый 21 и второй 36 переключа тели поступают в блоки расчета коэффициента. Если же сигнал о д0 не превышает заданного значения, то в блоках 20 и 32 памяти запоминаются сигналы о д0 и ь в момент времени, когда сигнал I@U) равняется заданному значению. С этой ,целью сигнал о заданном значении U с выхода пятого задатчика 11 подается через второй блок 19 опрецеления модуля на первый вход второго блока 12 сравнения, где вычитается из выходного сигнала первого блока 18 сравнения. Если .выходной сигнал второго блока 12 сравнения больше нуля, то первый 21 и второй 36 переключатели соединяют с выходом свои вторые входы и сигналы о дU и дЧ поступают через эти пе- 40 реключатели для дальнейшей обработки.

В это время на вторые входы третьего 20 и четвертого 32 блоков памяти поступает сигнал, запрещающий запоминание сигналов. Когда выходной 45 сигнал второго блока 12 сравнения становится меньше нуля (переходит через нуль), то в этот момент времени разрешается запись сигналов о дО и У, переключатели 21 и 36 соеди-50 няют свои выходы с первыми входами и для дальнейшей обработки поступают сигналы с выходов третьего 20 и четвертого 32 блоков памяти. адаптация коэффициента передачи 55 канала регулирования осуществляется по выражению (t- ) — оценка идеального управляющего воздействия;

,C l — математический оператор обратной модели объекта без запаздывания

Сигнал о ui подается на вход первого экстраполятора 55, в котором экстраполируется на интервал где 0 постоянный коэффициент; a t.-1 - сигнум-функция.

Для реализации выражения (1) выходкой сигнал третьего блока 20 памяти о дО (t) подается на входы первого блока 31 умножения, сигнумреле 30 и первого блока 29 определения модуля. В первом блоке 31 умножения перемножается сигнал о

60(+)c сигналом о К (t) поступающим с выхода интегратора 53. Сигнал о полученном произведении вычитается в пятом блоке 38 сравнения из сигнала о ь((4), идущего с выхода второго переключателя 36. Сигнал о полученной разности умножается во втором блоке 42 умножения на сигнал о Ъ((р а.U(ф), который вырабатывается на выходе сигнум-реле 30, Выходной сигнал блока 29 определения модуля суммируется во втором сумматоре 35 с выходным сигналом у четвертого задатчика. 34. В блоке 47 деления выходной сигнал второго блока 42 умножения делится на выходной сигнал второго сумматора 35 и полученный сигнал подается на интегратор 53 с постоянной времени интегрирования Т>. На выходе интегратора 53 получается сигнал о текущем значении коэффициента передачи К, который подается на дополнительный вход обратной модели 57 объекта.

Для выработки управляющего воздействия из выходного сигнала о второго фильтра 8 низкой частоты в девятом блоке 58 сравнения вычитается сигнал (о заданном значении выходной переменной и сигнал о полученной разности подается на вход обратной модели 57 объекта без запаздывания. На выходе обратной модели 57 объекта получается сигнал 2U (4- i) о корректировке управляющего воздействия, который вычитается в шестом блоке 56 сравнения из выходного сигнала первого блока 28 задержки u(t-i) о фактически реализованном в момент времени (t.- ) управляющем воздействии. В результате получается сигнал о запаздывающей оценке иде".льного управляющего воздействия, т.е.

1068891

12 времени,.затем суммируется в nep 7c вом сумматоре 54 с выходным сигналом генератора 48 пробных сигналов, если ключ 49 замкнут, и через огра ннчитель 33 с оперативно уточняемыми границами поступает на исполнительный орган 1 для реализации.

Генератор 48 пробных сигналов вырабатывает воздействия импульсного типа длительностью Й+(3-4)Т в тех ситуациях, когда ошибки экстра- 10 поляции управляющего воздействия незначительны, а ошибка регулирования выходной переменной достигает большой величины. Такие ситуации возникают тогда, когда оценка ко- 15 эффициента передачи объекта не соответствует действительному значению этого коэффициента; и поэтому в этих случаях необходимо более тщательное уточнение коэффициента передачи, для чего и наносятся дополнительные пробные сигналы.

Для подключения генератора 48 пробных сигналов с выхода девятого блока 58 сравнения сигнал об ошиб-ке регулирования подается через первый квадратор 41 на третий фильтр 40 низкой частоты, выходной сигнал которого соответствует оценке текущей дисперсии ошибки регулирования. Из этого сигнала в один-. надцатом блоке 39 сравнения вычитается выходной сигнал шестого .задатчика 37 о допустимом значении оценки дисперсии ошибки регулирования. Сигнал о полученной разности подается на первый вход логического блока H 43. С целью .определения ошибки экстраполяции управляющего воздействия выходной сигнал первого экстраполятора 55 40 задерживается в четвертом блоке 51 задержки на интервал экстраполяции и вычитается в четвертом блоке 52 сравнения из входного сигнала первого экстраполятора 55. Сигнал об 45 ошибке экстраполяции проходит .через второй квадратор 46, четвертый фильтр 45 низкой частоты, вычитается в двенадцатом блоке 44 сравнения из выходного сигнала седьмого за-. датчика 50 о допустимом значении оценки дисперсии ошибки экстраполяции и подается на второй вход логического блока И 43. Если входныесигналы логического блока И .43 положительные, т.е. ошибки экстраполяции управляикцего воздействия незначительны, а ошибки регулирования выходной переменной большие, Ф

\ .то ключ 49 замыкается и генератор 48 6О .пробных сигналов подает воздействия на вход первого сумматора 54. В противном случае сигналы с генератора. 48 пробных сигналов не поступают . на вход первого сумматора 54. 65

Ограничения на нижнее и верхнее значения управляющего воздействия назначаются из анализа выходной переменной объекта управлениями Так, например, при регулировании элект- . рического режима дуговой электронечн ограничения на перемещения элект родов обусловливаются величиной тока: если электроды опускаются очень низко, то происходит короткое замыкание и величина тока суКественно возрастает, если же электроды поднимаются высоко, то происходит, разрыв дуги и величина тока становится равной нулю. В то же время по мере расплавления.. уровень металлической шихты опускается и поэтому следует по ходу плавки уменьшать и верхнее и нижнее ограничения на управляющее воздействие.

Выходной сигнал Y второго фильтра 8 низкой частоты прн определении верхнего ограничения подается на второй вход седьмого блока 9 срав-, нения, где вычитается из выходного сигнала первого задатчика 5 и полу ченный сигнал идет на управляющий второй вход первого блока .14 памяти.

Если выходной сигнал седьмого блока

9 сравнения становится больше нуля, т.е. имеет место разрыв дуги, то сигнал об управляющем воздействии с выхода первого фильтра 7 низкой частоты в момент разрыва дуги запоминается в первом блоке 14 памяти. С вЫхода первЬго блока 14 памяти сигнал идет на второй вход тринадцатого блока 26 сравнения. На первый вход этого блока сравнения . поступает сигнал с выхода блока 25 реализации экспоненциальной зависимости, выходной сигнал которого экспоненциально спадает во времени, начиная с некоторого момента, определяемого сигналом, включающим таймер 13. В частности, это момент времени начала очередной плавки стали. В тринадцатом блоке 26 сравнения выходной сигнал блока 25 реализации экспоненциальной зависимости вычитается из выходного сигнала первого блока 14 памяти, в результате получается . сигнал о верхнем ограничении управляющего воздействия. Этот сигнал идет на первый вход ограничителя 33.

Аналогично определяется величина нижнего ограничения. Однако при этом в восьмом блоке 10 сравнения из сигнала о вычитается выходной сигнал второго задатчнка 6. Если сигнал становится положительным, то в этот момент времени имеет место короткое замыкание и сигнал о запоминается во втором блоке 15 памяти. Из выходного сигнала второго блока памяти в десятом

14

1068891

Составитель A. Лащев

Редактор А. Козориз Техред Л.Микеш Корректор A. Эимокосов

Заказ. 11463/42 Тираж 846 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блоке 27 сравнения вычитается выходной сигнал блока 25 реализации экспоненциальной зависимости.

Сигнал о полученной разности является нижним ограничением управляющего воздействия и подается на второй вход ограничителя 33.

Применение предлагаемой адаптивной системы регулирования объекта с нестационарной характеристикой при регулировании электрического режима дуговой сталеплавильной электропечи большого объема позволит (по сравнению с известным — базовым объектом), как показывают результаты имитационного моделирования, повысить производительность печи в среднем на 1% и уменьшить расход электроэнергии на 2,5% и элект- родов на 2%., в результате чего можно сэкономить 200 тыс.руб. в год на одну печь.