Система управления

 

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая датчик измеряемого параметра , подключенный входом к выходу объекта управления, дискретизатор, соединенный входом с выходом датчика измеряемого параметра, п выходом с входом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией и первым входом идентификатора, второй вход которого соединен с выходом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, отличающаяся тем, что, с целью расширения области ее применения путем формирования оптимального управления с использованием широтно-импульсной модуляции, в нее введены два функциональных преобразователя, два источника постоянного напряжения и коммутатор , первый вход которого соединен с выходом регулятора с амплитудно- , импульсной модуляцией, а второй вход - с выходом первого функционального преобразователя, выходы первого и второго источников постоянного напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами второго функционального преобразователя, подключенного выходом к входу первого функционального преобразователя, а третьим входом - к выходу регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, выход коммутатора соединен с входом объекта управления. 2. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что рторой функциональный преобразователь содержит пять блоков умножсния , логарифмирующий блок, блок деления, блок вьщеления знака сигналов , сумматор и формирователь сигналов, причем выходы Первого, i второго и третьего блоков умножения соединены с соответствующими (Л входами сумматора, выход которого подключен к первому входу блока дес ления, второй вход которого соединен с выходом формирователя сигналов , первый вход которого соединен с выходом блока выделения знака сигналов , а второй вход - с выходом , четвертого блока умножения, а выход 1ЧЭ блока деления через логарифмируюоо J 4:: щий блок соединен с входом пятого блока умножения, выход которого является выходом второго функционального преобразователя, первый и второй входы которого являются соответственно входами четвертого и тоетьего блоков умножения, входы первого и второго блоков умножения соединены с входами блока вьщелення знака сигналов и с третьим входом второго функционального преобразователя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3tS1) G 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3389717/18-24 (22) 01.02.82 (46) 07.09.84. Вюл. )) 33 (72) В.А.Стамболи и В.А.Жданов (53) 62-50(088.8) (56) 1. Квакернаак Х, Сиван P

Линейные оптимальные системы управления. M., "Мир", 1977, с. 434, 435, рис. 5.1(прототип), (54)(57) 1. СИСТЕМА УПРАВЛГНИЯ, содержащая датчик измеряемого параметра, подключенный входом к выходу объекта управления, дискретизатор, соединенный входом с выходом датчика измеряемого параметра, а выходомс входом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией и первым входом идентификатора, второй вход которого соединен с выходом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, отличающаяся тем,что, с целью расширения области ее применения путем формирования оптимального управления с использованием широтно-импульсной модуляции, в нее введены два функциональных преобразователя, два источника постоянного напряжения и коммутатор, первый вход которого соединен с выходом регулятора с амплитудноимпульсной модуляцией, а второй вход - с выходом первого функционального преобразователя, выходы первого и второго источников постоянного напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами второго функционального преобра зователя, подключенного выходом к входу первого функционального преобразователя, а третьим входом — к выходу регулятора с. амплитудно-импульсной модуляцией, выход коммутатора соединен с входом объекта управления.

2. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что второй функциональный преобразователь содержит пять блоков умножения, логарйфмирующий блок, блок деления, блок выделения знака сигналов, сумматор и формирователь сигналов, причем выходы первОго, второго и третьего блоков умножеS ния соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к первому входу блока де- ивю ления, второй вход которого соединен с выходом формирователя сигна- д лов, первый вход которого соединен с выходом блока вьщеления знака сигналов, а второй вход — с выходом четвертого блока умножения, а выход блока деления через логарифмирующий блок соединен с входом пятого блока умножения, выход которого является выходом второго функционального преобразователя, первый и второй входы которого являются соответственно входами четвертого и третьего блоков умножения, входы первого и второго блоков умножения соединены с входами блока выделения знака сигналов и с третьим входом второго функционального преобразователя.

f 11123

Изобретение относится к области оптимального дискретного управления технологическими объектами и может быть применено, в частности, для управления процессами оптимальной стабилизации температурных режимов тепловых обхектов (процессы термообработки, сушки, установки климатических испытаний, установки темперирования и т.д.) . 10

Наиболее близким к предлагаемой системе является система управления с обратной связью по выходной переменной, содержащей объект, датчик измеряемого параметра, оптимальный 15 регулятор и устройство идентификации (наблюдатель), с помощью которого формируется ненаблюдаемая координата (1) .

Однако известная система обеспе- 20 чивает оптимальное управление только лишь технологическими объектами, содержащими дорогие и сложные по конструкции исполнительные механизмы.

Этот недостаток обусловлен свойством 25 данной системы осуществлять оптимальное управление только с амплитудноимпульсной модуляцией (АИМ).

На практике часто приходится управлять такими технологическими объектами, для которых в виду их специфических особенностей оптимальное управление с амплитудно-импульсной модуляцией не представляется возможным или является нецелесообразным, и требуется управление осуществлять с использованием широтноимпульсной ..модуляции (ШИИ).

Целью изобретения является расширение области применения путем форми-40 рования оптимального управления с использованием широтно-импульсной модуляции.

Указанная цель достигается тем, что в систему управления, содержащую 45 .датчик измеряемого параметра, подключенный входом к выходу объекта управления, дискретизатор, соединен ный входом с выходом датчика измеряемого параметра. а выходом — с входом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией и первым входом идентификатора, второй вход которого соединен с выходом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, 55 введены два функциональных преобразователя, два источника постоянного тока и коммутатор, первый вход кото

44 рого соединен с выходом регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, а второй вход — с выходом первого функционального преобразователя, выходы первого и второго источников

I постоянного напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами второго функционального преобразователя, подключенного выходом к входу первого функционального преобразователя, а третьим входом— к выходу регулятора с амплитудно-импульсной модуляцией, выход коммутатора соединен с входом объекта управления.

Кроме того, второй функциональный преобразователь содержи г пять блоков умножения, логарифмирующий блок, блок деления, блок выделения знака сигналов, сумматор и формирователь сигналов, причем выходы первого, второго и третьего блоков умножения соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом формирователя сигналов, первый вход которого соединен с выходом блока выделения знака сигналов, а второй вход — с выходом четвертого блока умножения, выход блока деления через логарифмирующий блок соединен с входом пятого блока умножения, выход которого является выходом второго функционального преобразователя, первый и второй входы которого являются соответственно входами четвертого и третьего блоков умножения, входы первого и второго блоков умножения соединены с входом блока выделения знака сигналов и с третьим входом второго функционального преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема системы управления.

Система содержит датчик 1 измеряемого параметра, объект 2 управления, дискретизатор 3, регулятор 4 с амплитудно-импульсной модуляцией, идентификатор 5, первый функциональный преобразователь 6, второй функциональный преобразователь 7, первый и второй источники 8 и 9 постоянного напряжения, коммутатор 10.

Второй функциональный преобразователь 7 содержит первый 11, второй

12, третий 13, четвертый 14 и пятый

15 блоки умножения, логарифмирующий

l l l 2344

3 блок 16, блок 17 деления, блок 13 выделения знака сигналов, сумматор

19 и формирователь 20 сигнала.

Регулятор 4 с амплитудно-импульсной модуляцией содержит схему 21

5 сравнения, второй дискретизатор 22, интегратор 23, шестой блок 24 умножения и второй сумматор 25, Работа системы управления заклю— чается в следующем. lO

На объект 2 управления воздействует неизмеряемое ступенчатое возмущение Ы (t).

Непрерывный сигнал Х () с датчика 1 измеряемого параметра поступает на вход дискретизатора 3, где преобразуется в импульсный сигнал

Х (К) соответствующей амплитуды и постоянной длительности. С выхода дискретиэатора 3 импульсный сигнал 2б одновременно поступает на первый вход регулятора 4, являющийся первым входом схемы 21 сравнения. На схеме

21 сравнения сигнал с дискретизатора

3 Xl(K) сравнивается с установкой 25

Х t Kj, поступающей с выхода дискретйзатора 22, и в виде разности Х1(К1

Х1 fK) = Я (K) (сигнал ошибки) посгупает на вход дискретного интегратора

23 и на вход блока 24 умножения. 3Q

Идентификатор 5 состояния формирует недостающую, недоступную для непосредственного измерения вторую координату объекта управления X (K) на основании информации, получаемой в дискретные моменты времени с датчика

1 Х (Kj, и величине управляющего сигнала " (К), получаемого с выхода сумматора 25. Выход идентификатора

5 состояния соединен с сумматором 4О

25 через блок 24 умножения на постоянные коэффициенты. Выходная величина блока 25 — V" (К) является опти- . мальной в смысле минимума обобщенного квадратичного критерия каче- 45 ства

В том случае, когда необходимо осуществлять QHT) мальиое управление технологическим объектом, исполнительные механизмы которого требуют для своего управления н.>здействи» .сигналом, сформированным ио амплитудно-импульсной модуляции, коммутатор 10 осуществляет передачу иа объект 2 (например, с помощью ручного управления) управляющего воздействия Ч (KJ, сформированного блоком 4.

В другом случае, когда в объекте управления имеются исполнительные механизмы, требующие для своего управления сигналов, сформированных с помощью широтно-импульсной модуляции, коммутатор 10. осуществляет передачи на объект управляющих сигналов, сформированных преобразователем

7 и преобразованных блоком 6. При этом сигнал 1 $K), как это было от« мечено, поступает на первый вход функционального преобразователя 7, который обеспечивает формирование управляющего сигнзла ((1) с помощью широтно-импульсной модуляции, который эквивалентен управляющему сигналу >»Г ч (К), сформированному амплитудно-импульсной модуляцией. Сигнал g «(Kj с блока 2 поступает одновременно на первый 11 и второй 12 блоки умножения на постоянные коэффициенты с изменением знака и блок выделения знака сигналов 18.

На третий блок умножения на постоянную величину 13 подается сигнал постоянной амплитуды с выхода

С< второго источника 9. На выходе блока 13 формируется сигнал М ОС

С1

На выходе блока 11 формируется сигнал —, " (KJ, а на выходе блока 12сигнал - Ч (К1. Эти сигналы поступают на соответствующие входы сумматора 19. Выходной сигнал сумматора

«= (-g,-g,1ч " к1+мц, М Я -К, Я-К2Х,()- ) где К1,К2,К» - коэффициент оптимальной обратной связи;

P (Kg- выход дискретного интегратора 23.

Сигнал с выхода сумматора 25 одновременно поступает на первый вход коммутатора 10 и на первый вход функционального преобразователя 7. поступает на вход блока 17 деления, второй вход которого является выходом формирователя. 20 сигналов, формирующего еН« М 6 ф Ч" («) по выходным сигналам с блоков 14 и 18, причем через блок выделения знака сигналов проходит сигнал V» (K) с выхода регулятора 4, а через блок умножения на постоянные коэффициенты

14 проходит сигнал постоянной амплитуды с первого источника постоянного

1112344,«/ я:7

Составитель П.Кудрявцев

Редактор П.Коссей Техред М.Гергель Корректор Г.Решетник Заказ 6458/33 . Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 напряжения 8 для формирования составляющей ф 00„ . Выходной сигнал с блока 17 поМ. sign Ч " к ступает на функциональный блок 16 лоraрифмирования. Сигнал с блока 16 поступает на блок 15 умножения на постоянный коэффициент с изменением

- знака. На выходе, блока 15 форми10 руется управляющее напряжение q (t которое, будучи преобразовано с помощью преобразователя 6 в длительность импульсов С1 (1), поступает на второй вход коммутатора 10, обеспечивая оптимальное воздействие на

15 объект 2 управления, На К-том интервале квантования длительность импульл са управляющего воздействия ьк, сформированного на выходе блока 6 и эквивалентного управляющему сигналу u IK), определяется из выражения

Такая компановка и схемная взаимосвязь элементов и узлов предложенной системы управления позволяет формировать управляющее воздействие с широтно-импульсной модуляцией, что устраняет статическую ошибку

Rim x(k) — О

k — оо . в системе управления при действии на объект неизмеряемых ступенчатых возмущений, обеспечивает требуемую динамику их отработки и отработку ненулевых начальных условий.