Система экстремального регулирования

 

1. СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая последовательно соединенные блок организации поиска, исполнительный механизм и объект управления, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции системы, блок организации поиска выполнен в виде управляемого по напряжению автогенератора колебаний. 2. Система поп.1, отличающаяся тем, что автогенератор колебаний содержит операционный усилитель , резистор и конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, первый вывод резистора соединен с входом операционного усилителя, а второй вывод с точкой нулевого потенциала, причем вход питания операционного усилителя является входом автогенератора колебаний, а выход операционного усилителя - выхог дом автогенератора колебаний. 3. Система поп.1, отличающаяся тем, что автогенератор колебаний содеряшт химотронный блок и набор релейных элементов, причемг входы химотронного блока подключены к соответствующим выходам набора релейных элементов и ко входу исполнительного механизма, а выходы химотронного блока соединены с соответствуi Ю1ЦИМИ входами набора репейных элементов и вход питания набора релейных элементов является входом автогенератора колебаний. о ел 00 Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (и) З15Р G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3590653/18-24 (22) 13.05.83 (46) 30.07.84. Бюл. Ф 28 (71) Пермский политехнический институт (72) А.Я.Садиков (53) 62-50(088.8) (56) 1. Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М., "Наука", 1974, с. 155.

2. Там же, с. 154 (прототип). (54)(57) 1. СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая последовательно соединенные блок организации поиска, исполнительный механизм и

l объект управления, о т л и ч а ю— щ .а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции системы, блок органи зации поиска выполнен в виде управляемого по напряжению автогенератора колебаний.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что автогенератор колебаний содержит операционный усилитель, резистор и конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, первый вывод резистора соединен с входом операционно" го усилителя, а второй вывод с точкой нулевого потенциала, причем вход питания операционного усилителя является входом автогенератора колебаний, а выход операционного, усилителя — выхо " дом автогенератора колебаний.

3. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что автогенератор колебаний содеркит химотронный блок и набор релейных элементов, причем. входы химотронного блока подключены Я к соответствующим выходам набора релейнык элементов и ко входу исполнительного механизма, а выходы химотронного блока соединены с соответствующими входами набора релейных эле" . Я ментов и вход питания набора релейных элементов является входом автогенератора колебаний.

Ф 11О5

Изобретение относится к экстремальному управлению непрерывными объектами в условиях возмущений и может быть применено при построении экстремальных регуляторов различных назначений.

Известна экстремальная система,содержащая дифференцирующее звено, вход которого соединен с выходом объекта управления, выход дифференцирующего звена соединен с входом релейного 10 элемента, выход которого подключен ко входу исполнительного механизма, а выход исполнительного механизма соединен с входом объекта управления $1). Данная система позволяет 15 реализовать непрерывный поиск с реверсом для однопараметрических экстремальных объектов управления.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является 20 экстремальная система, содержащая устройство управления, вход которого подключен к выходу объекта управления, двустабильный элемент, вход которого подключен к выходу устройст-2 ва управления, а выход ко входу релейного элемента, исполнительный механизм, вход которого подключен к выходу релейного элемента, а выход— ко входу объекта управления. Эта сис-30 тема также позволяет реализовать непрерывный поиск с реверсом для однопараметрических экстремальных объектов управления (2 7.

Недостатком указанных систем явля-З ется сложность конструкции, связанная с реализацией непрерывного поиска с реверсом.

Цель изобретения — упрощение конструкции системы. 40

Указанная цель достигается тем, ! что в системе экстремального регулирования, содержащей последовательно соединенные блок организации поиска, исполнительный механизм и объект уп- 45 равления, блок организации поиска выполнен в виде управляемого по напряжению автогенератора колебаний.

Кроме того, автогенератор колебаний содержит операционный усилитель, резистор и конденсатор, включенный между входом и выходом операционного усилителя, первый вывод резистора соединен с входом операционного усилителя, а второй вывод — с точкой нуле"55 вого потенциала, причем вход питания операционного усилителя является входом автогенератора колебаний, а выход операционного усили-.еля — выходом автогенератора колебаний.

Автогенератор колебаний содержит химотронный блок и набор релейных элементов, причем входы химотронного блока подключены к соответствующим выходам набора релейных элементов и ко входу исполнительного механизма, а выходы химотронного блока соедине— ны с соответствующими входами, набора релейных элементов, и вход питания набора релейных элементов является входом автогенератора колебаний.

На фиг.1 изображена блок-схема системы экстремального регулирования, на фиг.2 — блок-схема второго варианта выполнения автогенератора, на фиг.3 — зависимость тока, протекающего через химотронный блок в зависимости от величины потенциала И, поданного на электрод.

Система экстремального регулирования содержит блок организации и иска 1, исполнительный механизм 2, объект управления 3, операционный усилитель 4, резистор 5 и конденсатор 6.

Автогенератор, выполненный по второму варианту, содержит химотронный блок 7 и набор релейных элементов 8.

Система экстремального регулирования с автогенератором, выполненным по первому варианту, работает следующим образом.

На вход питания операционного усилителя 4 (фиг.1 поступает напряжение питания от объекта управления 3, пропорциональное величине показателя качества Q . При этом, за счет имеющейся положительной обратной связи через конденсатор б возникает генерация. C выхода операционного усилителя 3 импульсы, форма которых близка к прямоугольной, воздействуют на вход исполнительного механизма 2. Это приводит к изменению состояния выхода исполнительного механизма 2, что вызывает изменение состояния входа объекта управления 3 и, значит его выхода.

В момент начала регулирования 1О показатель качества имеет значение Q, Выходной сигнал 0 операционного усн1 лителя может иметь как положительную, так и отрицательную полярность, что носит статистический характер. После включения операционного усилителя 4 начинается заряд конденсатора 6 через резистор 5. При этом происходит изменение состояния и объекта управле>

1105861 ния 3. В случае, если показатель качества 0 увеличивается, напряжение питания. операционного усилителя также увеличивается. Это обусловливает увеличение времени заряда конденсатора 6, .так как абсолютная величина напряжения выхода операционного усилителя связана с Q выражением

О„=ча†a !

О где Q — величина показателя качества, — коэффициент пропорциональности E — - константа, причем Е « бк

После заряда конденсатора и умень- 5 шения напряжения на прямом входе операционного усилителя до величины, меньшей напряжения на инверсном вхо-де, происходит изменение знака напряжения на выходе операционного усилителя 4. Начинается заряд конденсатора 6 в другую сторону. Это приводит к уменьшению величины Q и уменьшению напряжения U, что обусловливает э

25 уменьшение напряжения питания операционного усилителя 4. Так как заряд конденсатора в данном регуляторе описывается зависимостью, близкой к экспоненциальной, то увеличение напряжения 0 на выходе операционного

2 усилителя за счет увеличения напряжения питания приводит к более значительному увеличению времени заряда конденсатора, чем уменьшение времени заряда при уменьшении напряжения пи- 35 тания. Поэтому время движения объекта управления 3 в сторону увеличения больше времени движения в другую сторону при близких скоростях движения, что приводит через определенное число циклов к выходу к экстремуму независимо от того, на каком участке экстремальной характеристики находился объект регулирования в момент начала регулирования. После достижения экстремума происходят рыскания вблизи него. Для уменьшения потерь на рыскание следует выбирать длительность импульсов много меньше постоянной времени исполнительного механизма 2 °

Система экстремального регулирования с автогенератором, выполненным по второму варианту, работает следующим образом. 55

Релейные элементы 8 соединены с химотронным блоком 7 по принципу положительной обратной связи и реализуют самоорганизующуюся систему. В момент подачи напряжения на входы питания релейных элементов 8 (фиг.2) часть из них срабатывает и на электродах химотронного блока появляется случайное. значение потенциала либо

4 U „ либо — 0 . (Зависимость тока электрода 3 от времени 1 при подаче на электрод потенциала О имеет вид показанный на фиг.3).

С течением времени абсолютная ве личина тока электрода уменьшается.

При достижении значения на входе одного из релейных элементов происходит изменение знака входного тока и этот релейный элемент срабатывает.

Это вызывает срабатывание и других релейных элементов. Вновь начинается процесс, показанный на фиг.3. В системе — химотронный блок — релейные элементы возникает генерация. Форма импульсов близка к прямоугольной.

Импульсы воздействуют на исполнительный механизм 2, а с его выхода сигнал поступает на -объект управления 3 (фиг.2). При этом изменяется напряжение питания релейных элементов, а следовательно, и их выходной сигнал U

Как видно из фиг.3, время 1 между срабатываниями релейных элементов за висит от U . Большему U соответству" ет большее значение 1 ..Поэтому при увеличении напряжения питания релей", ного элемента момент очередного срабатывания релейных элементов отодви-. гается, а при уменьшении - приближа- ется к моменту предыдущего срабатывания. Таким образом время движения объекта управления к увеличению показателя качества становится больше времени движения в сторону уменьшения показателя качества. Кроме того, скорость движения к увеличению показателя качества несколько больше скорости движения в обратную сторону

1 . что обусловленс изменением величины . U . Таким образом, из любой части ха> рактеристики происходит движение к вершине экстремального "холма".

Применение предложенной экстремальной системы и ее вариантов позволит значительно повысить качество регулирования, снизить требования к элементной базе регулятора по сравнению с прототипом.

1105861 фиг.2 фиг. 3

Составитель Л.Кудрявцев

Редактор К.Волощук Техред И.Асталош КоРРектоР 0.Ьилак

Заказ 5600/37 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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