Устройство для адаптивного управления

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее в каждом канапе задатчик параметра, управляющие входы которого соединены с первым и вторым выходами блока воздействия , а выход подключен к входу последнего, отличающееся тем, что, с целью повышения надежнЬсти устройства, в него введены сумматор сигналоь регулирования, преобразователь код-аналог, суммирующий элемент, элемент неравнозначности и таймер, а в каждый канал дополнительно включен вентиль, первый вход которого соединен с выходом згщатчика , второй вход - с входом канала, а выход - с первым выходом канала, второй выход которого подключен к выходу задатчика, при этом первые выходы каналов подключены к объединенным канальным входам суммирующего элемента, а вторые выходы - к соответствующим канальным входам сумматора , выход которого подключен к информационному входу преобразователя код-аналог, первый и второй управляющие выходы котор ого соединены с соответствующими управляющими входами сусуммирующего элемента, первый и второй управляющие выходы последнего подключены соответственно к входам элемента неравнозначности, а рабочий выход соединен с нагрузкой, кроме того, выход элемента неравнозначности подюлочен к объединенным входам каналов и через таймер связан с входом Сброс преобразователя код-анс1лог и с входом Запрет сумматора. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающеес я тем, что суммируйщий элемент содержит первый и второй с меньшей намагничивающей силой срабатывания герконы и общие обмотки управления , при этом начгша первой и второй обмоток подключены к первому и второму управляющим входам суммирующего элемента соответственйо, а их концы соединены с началом третьей обмотки, которое связано с объединенным канальным входом суммирующего элемента, а конец третьей обмотки подключен к подвижному KoHtaKTy первого геркона, неподвижный разлвлкающий контакт которого соединен с подвижным контактом второго геркона, а неподвижный замыкающий контакт с первым управляющим выходом суммирую-1 щеРо элемента и через первый резистор , 4 с общей шиной, неподвижный размыкаюа щий контакт второго геркона подключен к второму управляющему выходу суммирующего элемента и через второй резистор к общей шине, а неподвижный замокающий контакт - к рабочему выходу суммирующего элемента.л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

3(51) О 05 В 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3302001/18-24 (22) 11.06.81 (46) 23.07.84. Бюл. 9 27 (72) И.М.Букин (53) 62-50 (088. 8) (56) 1. Патент Франции 9. 2312060, кл, G 05 В 13/00, опублик. 21.01.77.

2. Патент США 9 4096562, кл, G. 05 В 13/02, опублик. 20.06.78 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее в каждом канале задатчик параметра, управляющие входы которого соедииены с первым и вторым выходами блока воздействия, а выход подключен к входу последнего, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежнЬсти устройства, в него введены сумматор сигналов регулирования, преобразователь код-аналог, суммирующий элемент, элемент неравнозначности и таймер, а в каждый канал дополнительно включен вентиль, первый вход которого соединен с выходом задатчика, второй вход - с входом канала, а выход — с первым выходом канала, второй выход которого подключен к выходу задатчика, при этом первые выходы каналов подключены к объединенным канальным входам суммирующего элемента, а вторые выходы - к соответствующим канальным входам сумматора, выход которого подключен к информационному входу преобразователя код-аналог, первый и второй управляюЭ щие выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами сусуммирующего элемента, первый и второй управляющие выходы последнего подключены соответственно к входам элемента неравнозначности, а рабочий выход соединен с нагрузкой, кроме того, выход элемента неравнозначности подключен к объединенным входам каналов н через таймер связан с входом Сброс преобразователя код-аналог и с входом Запрет сумматора.

2. Устройство по и, 1, о т л ч а и щ е е с я тем, что суммируЮщий элемент содержит первый и второй с меньшей намагничивающей силой срабатывания герконы и общие обмотки уп- g равления, при этом начала первой и второй обмоток подключены к первому и второму управляющим входам суммирующего элемента соответственно, а.их концы соединены с началом третьей обмотки, которое связано с объе-а диненным канальным входом суммирующего элемента, а конец третьей обмотки подключен к подвижному кон1акту первого геркона, неподвижный размыкающий контакт которого соединен с подвижным контактом второго геркона, а неподвижный замыкающий контакт с первым управляющим выходом суммирую- щего элемента и через первый резистор, с общей шиной, неподвижнЫй размыкающий контакт второго геркона подключен к второму управляющему выходу суммирующего элемента и через второй резистор к общей шине, а неподвижный замыкающий контакт — к рабочему выходу суммирующего элемента.

1104467

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть испол ьз ов ано при . построении высоконадежных многоканальных систем.

Известно устройство автоматйческого контроля сложных установок, в котором контроль и анализ различных физических параметров производится с помощью датчиков, передающих сигналы для автоматической обработки . Результат обработки для каждого параметра сравнивается с предварительно заданными допусками и определяются аварийные условия fl), Недостатком данного устройства яв" 15 ляется низкая надежность, обусловленная независимым управлением по параметру каждого из датчиков и отсут— ствием адаптации к изменению контролируемых параметров.

Наиболе близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является замкнутая система управления, содержащая в каждом канале задатчик параметра, управляю щие входы которого соединены с первым и вторым выходами блока воздействия, а выход подключен к входу последнего j2)

Недостатком известной системя является низкая надежность, обусловленная необходимостью формирования большого числа вспомогательных сигналов и независимым управлением по параметру каждого из каналов. Кроме того, для управления по нескольким од.35 нородным параметрам система организуется путем простого наращивания и при этом параметры регулируются так же, как независимые, что приводит к снижению ее адаптивных качеств, 4О

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстВо для адаптивного управления, содержащее в каждом каналЕ задатчик параметра, управляющие входы которогО соединены с первым и вторым выходами блока воздействия, а выход подключен к входу последнего, введены сумматор сигналов регулирования, преобразователь код-аналог, суммирующий элемент, элемент неравнозначности и таймер, а в каждый канал дополнительно включен Вентиль, первый вход которого соединен с выходом эадатчика, второй вход — с ахо-55 дом канала, а вь1ход — с первым выходом канала, второй выход которого подключен к выходу задатчика, при этом первые выходы каналов подключены к объединенным канальным входам 60 суммирующего элемента, а вторые выходы - к соответствующим каналь-, ным входам сумматора, выход которого подключен к информационному входу пре, образователя код-аналог, первый и второй управляющие выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами суммирующего элемента, первый и второй управляющие выходы последнего подключены соответственно к входам элемента неравнозначности, а рабочий выход соединен с нагрузкой, кроме того, выход элемента неравнозначности подключен к объединенным входам каналов и через таймер связан с входом Сброс прв" образователя код-аналог и с входом Запрет сумматора.

Кроме того, суммирующий элемент содержит первый и второй с меньшей намагничивающей силой срабатывания герконы и общие обМотки управленйя, при этом начала первой и второй обмоток подключены к первому и второму управляющим входам суммирующего элемента соответственно, а их концы соединены с началом третЬей обмотки, которое связано с объединенным канальным входом суммирующего элемента, а конец третьей обмотки подключен к подвижному контакту первого геркона, неподвижный размыкающий контакт ко-! торого соединен с подвижным контактом второго геркона, а неподвижный замыкающий контакт — с первым управ" ляющим выходом суммирующего элемента и через первый резистор с общей шиной, неподвижный размыкающий контакr второго геркона подключен к второму управляющему выходу суммирующего элемента и через второй резистор к общей шине, а неподвижный замыкающий контакт — к рабочему выходу сумМирую" щего элемента.

На фиГ. 1 приведена структурная схема устройства для адаптиВного уп" равления; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства. устройство для адаптивного управления содержит каналы 1.1,1.2,...

1.m., сумматор 2 сигналов регулирования, преобразователь 3 код-аналог, суммирующий элемент 4, элемент 5 неравнозначности, таймер б и нагрузку

7. Каждый канал состоит Нз задатчй" ка 8 параметра, блока 9 воздействия и вентиля 10. управляющие входы 11 эадатчика 8 соединены с первым и вторым выходами блока 9, а выход 12 подключен к входу последнеГо и к первому входу вентиля 10, второй вход которого соединен с входом 13 канала, Выход вентиля 10 подведен к первому выходу 14 канала, второй выход которого соединен с выходом 12 задатчика 8. Входы 13 каналов 1 1, 1.2,..., 1.m объединены. Первые выходы 14 каналов подключены к объединенным канальным входам суммирующего элемента

4, а вторые выходы 12 — к соответствующим канальным входам сумматора 2.

Преобразователь код-аналог 3 включает формирователь 15 фронта и пре1 104467 обраэователи 16. 1 и 16.2, каждый из которых выполнен в виде реверсивного счетчика 17 и резистивного целителя

Н(, R2, ...,Вщ, Первый выход счетчика 17 соединей через резистор R1 с вторым выходом, второй выход - через 5 резистор R2 с третьим выходом, m-й выход через резистор R подключен к управляющему выходу 18. 1 (18.2) преобразователя 3 код-.аналог. Счетные входы 19.1 и 19.2 счетчиков 17 10 соединены с прямым и инверсным выходами формирователя 15, вход которого связан с информационным входом

20 преобразователя 3. код-аналог, а входы Сброс объединены и подключены к входу 21 преобразователя 3 код-аналог.

Выход сумматора 2 соединен с информационным входом 20 преобразователя 3 код-аналог.

Суммирующий элемент 4 содержит первый 22 и второй 23 с меньшей намагничивающей силой срабатывания герконы и обмотки 24-26 управления, Начала первой и второй обмоток 24 и

25 подключены к управляющим входам суммирующего элемента 4, которые соответственно соединены с управляющими

Выходами 18,1 и 18.2 преобразователя 3 код-аналог. Концы обмоток 24 и

25 подключены к началу третьей обмот- - @ ки 26, Начало третьей обмотки 26 связано с объединенным канальным входом 14 суммирующего элемента 4> а конец подключен к подвижному контакту первого геркона 22. Неподвижный 35 размыкающий контакт последнего соединен с подвижным контактом второго геркона 23, а неподвижный замыкающий контакт — с первым управляющим вуходом 27 сую ируюшего элемента 4 и через первый резистор 28 с общей шиной.

Неподвижный размыкающий контакт второго геркона 23 подключен к второму управляющему выходу 29 суммирующего элемента 4 и через второй резистор

30 к общей шине, а неподвижный эаж кающий контакт подведен к рабочему выходу 31 суммирующего элемента 4 и соединен с нагрузкой 7. Выходы 27 и 29 суммирующего элемента 4 подведены к входам элемента 5 неравнознач-50 ности, выход которого подключен к объединенным входам 13 каналов l 1, 1.2,...,1.m и через таймер 6 связан с входом 21 Сброс преобразователя

3 код-аналог и с входом 32 Запрет 55 сумматора 2 .

Задатчик 8 предназначен для преобразования исходного сигнала к виду и форме, пригодным для обработки в системе. Он преобразовывает первич- 60 ный параметр в нормализованный, выдаваемый в систему, и отрабатывает информацию на входах 11, вызывая требуемое изменение первичного параметра. 65

Блок 9 воздействия предн аз н аче н для задания регулируемых пределов опорного сигнала и выдачи на задатчик 8 сигнала ошибки, равного разности опорного и регулируемого сигналов.

Сумматор 2 сигналов регулирования предназначен для алгебраического суммирования регулируемых сигналов.

Преобразователь 3 код †анал предназначен для квантования сигналов с сумматора 2, формирования импульсов по переходу сигнала сумматора 2 каждого уровня квантования, подсчета количества этих импульсов и формирования напряжения, пропорционального этому количеству отдельно для положительных и отрицательных сигналов сумматора 2.

Суммирующий элемент 4 предназначен для суммирования регулируемых сигналов каналов и, в зависимости от результатов суммирования, выдачи сумматорного сигнала в нагрузку 7 или сигналов управления для изменения режима работы систежи, Под нагрузкой 7 понимается любой приемник суммарного (комплексного) параметра в m канальной системе. устройство содержит источники сигналов задатчнков и источник опорного сигнала (не показаны) . Источник опорного сигнала имеет три вывода: + вывод, - вывод, общая шина.

От источника опорного сигнала запитываются блоки 9 воздействия, преобразователь 3 код-аналог, причем преобразователь 16,1 включается между †выводом и общей шиной, а

16,2 — между .+ выводом и общей шиной, На фиг. 2а показаны регулируемые сигналы 1, 2 и m-каналов Ср, Ср> и Cpm соотвественно. Для удобства на этом же графике изображены опорные сигналы Соп,, i Сои, ТСоп„ „, причем условно они приняты одинаковыми для каждого канала, Пунктиром показан сигнал, равный алгебраической сумме Ср,, Ср2, ... С р„,.

На фиг. 2б, в и r показаны сигналы ошибки Сои,, Cow и Сов,„1, 2 и

m каналов, полученнйе как разность регулируемого и опорного сигналов в каждом канале и выдаваемые для вОздействия на величины Ср,, Ср и Ср регулируемых сигналов до совпадения последних с соответствующими величинами опорных сигналов Соп,, Conд С оп„, °

На фиг, 2д показан алгебраически просуммированный и проквантованный по уровням регулируемый сигнал. Условно показано четыре одинаковых уровня квантования как для положительных, так и для отрицательных значений суммарного сигнала регулирования.

1104467

На фиг. 2е приведено число перехо" дов суммарного регулируемого сигнала через уронни квантования, а на фиг, 2ж — сигнал выбора, пропорциональный этому числу.

На фиг. 2з показаны суммарный регулируемый сигнал, протинофаэный ему сигнал выбора и общий суммарный сигнал (пунктир), передаваемый н нагрузк jj ° Устройство работает следующим об- 10 разом, В задатчиках 8 каналов 1,1, 1,2..., 1,m первичный сигнал нормализуется к виду и форме, принятой для работы в системе, и с-выходов 12 как регули-15 руемый сигнал Ср,, Ср ..... Ср,„(фиг.

2а) Поступает на вход блоков 9. воздействия и одновременно на первый вход нентилей 10 и к канальным входам сумматоров 2 сигыалон регулирования.

В блоке 9 воздействия формируется регулируемый опорный сигнал для положительных и отрицательных значений регулируемого сигнала + Сап,., t Соп2, Сап„, (фиг. 2а) ° Регулируемый сигнал в блоке 9 ноздейстния сравнивается с опорным сигналом такого же знака, и в случае превышения регулИруемым сиги алом опорного блок 9 воздейстни я вырабатывает сигнал ошибки С, (фиг, 2б), Соы2 (фИг, 2н), . *, Сом„„(фиг °

2г), который поступает на входы 11 задатчиков 8, вызывая изменение пер.вичного сигнала до тех пор, пока соотнетствующий ему регулируемый сигнал не примет значение при котором З5 сигнал ошибки равен О.

Если вентили 10 открыты, то регулируемые сигналы с выходов 14 каналов 1 . 1, 1, 2...,, 1.m поступают на 40 объединенный канальный вход суммирующего элемента 4. Если на объединенных входах 13 каналов присутствует запирающий сигнал с выхода элемента

5 неравнозначности, вентили 10 закры-45 ты и регулиремые сигналы не поступают на объединенный канальный вход суммирующего элемента 4, Сигналы регулирОвания Ср,, Ср,..., С р алгебраически суммируются в 5О сумматоре 2 (фиг. 2а, д и э, сигнал Ср) и суммарный сигнал поступает .через информационный вход 20 преобразователя 3 код-аналог на нход формирователя 15 фронта.

В формирователе 15 фронта опорный сигнал +СОп кнантуется на уровни в регулиремом делителе Соп (отдельно для +С „и -Сов) (фиг. 2д, уровни 14 для +С п и -Со ) .и затем суммарный сигнал Ср сравнивается с этими уров- 6О нями квантования. Если суммарный сигнал превышает уровень квантования, формируется положительный импульс, а если становится меньше уровня, тоотрицатежьный импульс (фиг, 2е) . 65

С прямого и инверсного ныходов формирователя 15 эти импульсы поступают на счетные входы 19.1 и 19.2 реверсивных счетчиков 17 преобразователей 16.1 и 16.2 соответственно.

Каждый счетчик 17 нагружен на резИстинный делитель Rf, В2,..., Rm, При поступлении на счетный вход положительного импульса к числу, записанному в счетчик, прибавляется единица, а при поступлении отрицательного импульса единица вычитается. На делителе R1, R2r ..., Вщ формируется сигнал С з„ь, пропорциональный числу, записанному в счетчик, Сигнал Сз, (фиг. 2ж) с управляющих выходов 18.1 и 18,2 преобразователя 3 код-аналог подводится на первый и второй управляющие входы суммирующего элемента 4 и алгебраически суммируется с сигналом на объединенных канальных входах суммирующего элемента 4, Вследствие этого суммарный сигнал Сн (фиг. 2э) находится в пределах допуска и в этом слУчае подводится к рабочему выходу 31 суммирующего элемента 4 и далее в нагрузку 7. Если же общий суммарный сигнал не находится в пределах допуска, то на первом 27 или втором 29 управляющих выходах суммирующего элемента 4 появляется сигнал, инициирующий сигнал выхода элемента

5 нераннозначности. Последний подается на вход таймера 6 и на объединенные канальные входы 13 каналов

1 .1, 1 .2, ..., 1.m и запирает венти.ли 10, закрывая достуП сигналов регулирования С р,, С p»..., С р,„к объединенному канальному входу суммирующего злемеИта 4. Если длительность сигнала на выходе элемента 5 Иеравнозначности больше фиксированного времени, на выходе таймера 6 формируется сигнал, который поступает на вход 32 Запрет сумматора 2 закрывая доступ суммарного сигнаЛа к преобразователю 3 код"аналог, и на вход 21 Сброс счетчиков 17, обнуляя их. При этом нагрузка 7 отключена от системг, а каналы 1,1, 1,2, ..., 1.m — от остальной части систеьи, Это состояние сохраняется до тех пор, пока не произойдет восстановление регулиремых сигналов Ср„, Ср2, . ° ., Ср,„в каналах 1.1, 1.2,..., 1.m. При этом снимется сигнал с объединенных канальных входов 13, снимется сигнал "Запрет" на . входе 32 сумматора 2, откроются веитили 10 и общий суммарный сигнал вновь поступит в нагрузку 7.

Суммарное управляющее воздействие обмоток 24-26 суммирующего элемента

4 реализует функцию

F — I25 W 2Ю е Е >eW 2ew I24 W24 =СОПЭ

1104467 причем ср15 а 4 FcP 22 где F соответственно общая магнитодвижущая сила (м,д,с. ), 5 создаваемая обмотками 2426; м.д .с. срабатывания гериона 22) м.д.с. срабатывания гер- 10 кона 23; С 2 СР23

124 г 123

1И ток в соответствующих обмоткаху

15 24 i W25

W2a число витков в обмотках.

Например, сиетема работает нормально (в области +Ср) . Тогда общий суммарный сигнал подводтися к нагрузке по цепи объединенный канальный вход -20 суммирующиего элемента 4, начало обмотки 26, обмотка 26, подвижный контакт геркона 22, подвижный контакт геркона 23, неподвижный замыкающий конт акт геркон а 2 3 рабочий выход

31 суммирующего элемента 4. Если при нормальной работе сигнал Ср находится в отрицательной области, то ток нагрузки течет по цепиг нагрузка, рабочий выход 31, завйакающий контакт геркона 23, подвижный контакт геркона 23, размыкающий, подвижный контакты геркона 22„ обмотка 26, объединенный канальный вход элемента 4.

Пусть при нормальной работе сигнал

Ср (фиг. 2д) находится в пределах до- 35 пуска и изменяется от точки 0 до точ-. ки В (Фиг. 2д) . При этом изменении сигнал Ср проходит 1-й, à затем

2-й уровни квантования. С формирователя 15 Фронта на вход 19.2 счетчи- 40 ка 17 преобразователя 16,2 поступают два импульса и ю счетчике 17 записывается число два в двоичном коде, На делителе R(, R2,..., R3 преобразователя 16.2 формируется напряжение, пропорционально числу два. Это напряжение создает ток в обмотке 24 суммирующего элемента 4, который течет по цепи: делитель преобразователя 1$ .2, обмотка 25, обмотка 26, подвижный контакт геркона 22, неподвижный размыкающий контакт геркона 22, подвижный контакт геркона

23, неподвижный замыкающий контакт геркона 23, рабочий выход 31 суммирующего элемента 4, нагрузка 7. Одновре- 55 менно по нагрузке 7 течет ток от напряжения задатчиков 8 по цепи: нагрузка 7, рабочий выход 31 суммирующего элемента 4, неподвижный замыкающий контакт геркона 23, подвижный 60 контакт геркона 23, неподвижный разьыкающий контакт геркона 22, подвижный контакт геркона 22, обмотка

26, выходы 14 каналов 1.1, 1.2,..., 1.m минусовый полюс источников пи" тания (не показаны) задатчиков 8.

Общий ток в нагрузке равен разности токов от напряжения делителя 16.2 и напряжений задатчиков 8. Насколько уменьшается ток от задатчиков 8, настолько он увеличился от делитеЛя

16,2, т.е. ток через нагрузку практически остался без изменения (фиг.

2з, участок ОВ) .

Аналогично регулирование и адаптация происходят и в случае увеличения сигнала Ср в положительной зоне +Ср (фиг. 2д и з) с той лишь разницей, что преобразователь 16 ° 1 запитывается от отрицательного потенциала и, следовательно, с его делителя снимается отрицательное по отношению к общей шине напряжение.

Пусть система вышла из норовы, например общий регулируемый параметр

Ср пересек точку A (фиг. 2д и з) и превысил предельный уровень +Сап . В этом случае на выходе делителя 16.1 сформировано напряжение, создающее такой ток в обмотке 24, что общее суммарное магнитное поле обмоток 24 и 26 вызовет срабатывание геркона 22 и отключение нагрузки от общего суммарного сигнала, и одновременно появление сигнала на выходе элемента 5 неравнозначности, подаваемого на объединенные входы 13 каналов.и в них— на вентили 10, запирая последние.

Если время t 2 — 1 „(фиг. 2 э) прохождения точек A и А оказывается больше заданного, появляются сигналы на выходе таймера б (сигналы Сброс и Запрет ), отключающие систему от каналов регулируемых параметров

1,1, 1,2, ..., 1.m нагрузки 7. То же самое происходит и при превышении -Сол (точка Д на фиг. 2ж и з) с той лишь разницей, что напряжение снимается с

iделителя 16.2 в обмотку 25 суммирующего элемента 4, Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет повысить надежность адаптивного управления в многоканальных системах, причем эффект растет с ростом числа каналов.

Надежность повышается за счет взаимной компенсации изменений сигналов в разных каналах и за счет противофаэного суммирования общего сигнала регулирования и сигнала, пропорционального изменению общего сигнала регулировани я .

110446 7

1104467

-со с

Составитель И. Букин

Редактор Л.Гратилло Техред A. Бабинец

KoppeKTop A.ÄçÿTêî

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 5209/33 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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