Система автоматического управления

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор,регулятор , второй сумматор, объект управления , блок обратной модели объекта, третий сумматор и корректирующий блок, выход которого соединен с вычитающим входом второго сумматораj выход объекта управления соединен с вычитающим входом первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения точности системы, она содержит блок задержки, вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход - к вычитающему входу третьего сумматора. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU«»

arse 6 05 В 17/02 Ñ3 а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

,.«!„"."-Pß фД ъ Ц е,,..1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 3500717/18-24 (22) 18.10.82 (46) 15.09.84. Бюл.N -34 (72) Е.A.Ñóõàðåâ и В.Г.Брусов (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9832529> кл. G 05 В 17/02, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

N -824142, кл. Я, 05 В 17/02, 1981 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, регулятор, второй сумматор, объект управления, блок обратной модели объекта, третий сумматор и корректирующий блок выход которого соединен с вычитающим входом второго сумматора> выход объекта управления соединен с вычитающим входом первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения точности системы, она содержит блок задержки, вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход — к вычитающему входу третьего сумматора.

1113781

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение пои управлении объектами с переменными паэаметРами и неконтролируемыми возмущениями. 5

Известна система автоматического управления содержащая обратную модель объекта, посредством которой восстанавливается выход объекта, отвечающий данному входу при отсутствии неконтролируемых возмущений (1) .

Эта система имеет низкую чувствительность к изменениям параметров объектов и к неконтролируемым возмущениям, является достаточно простой 15 и точной системой, однако при структурной неадекватности объекта и модели становится неустойчивой. Кроме того, (и это главное) названная система является, системой идеальной, 20 физически не реализуемой ввиду того, что выходной сигнал обратной модели (которая при отсутствии блока задержки является идеальной, физически не реализуемой), являясь сигналом 25 идеальным, физически не реализуемым, используется в вычислениях совместно с реальными сигналами, поступая на первый вход третьего сумматора.

Наиболее близкой к предлагаемой g0 является система автоматического управления, которая содержит модель объекта управления и последовательно соединенные первый сумматор, peryBTopoH сумматор, Bblxog KQTopo 35 го соединен с одним из входов, а также последовательно соединенные третий сумматор, обратную модель объекта управления, корректирующее звено и четвертый сумматор, вход которого соединен о выходом регулятора, а выходчерез модель объекта регулирования с одним из входов третьего сумматора, другой вход которого соединен с выходом объекта управления, выход обрат- 45 ной модели управления соединен с одним из входов второго сумматора.

Известная система автоматического управления имеет прямую и обратную модели объекта. Посредством прямой 50 модели объекта рассчитывается выход объекта без учета действующих на объект неконтролируемых возмущений.

Сигнал разности выходов модели и объекта приводится посредством обратной 55 модели к входу объекта по каналу управ-: ления с целью компенсации неконтролируемых возмущений (2) .

Эта система характеризуется низкой чувствительностью к изменению параметров объекта и к неконтролируемым возмущениям, является системой устойчивой в случае структурной неадекватности объекта управления и его модели, однако является сложной системой и имеет нецостаточно высокую точность.

Цель изобретения — упрощение системы и повышение ее точности.

Указанная цель достигается тем, что в систему автоматического управления, содержащую последовательно сое-. диненные первый сумматор, регулятор, второй сумматор, объект управления, блок обратной модели объекта, третий сумматор и корректирующий блок, выход которого соединен с вычитающим входом второго сумматора, выход объекта управления соединен с вычитающим входом первого сумматора, введен блок задержки, вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход— к вычитающему входу третьего сумматора.

Ра фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой системы, на фиг.2и фиг;3 — варианты реализации обратной модели.

Схема включает первый сумматор 1 регулятор 2, второй сумматор 3 объект управления 4, физически реализуемую обратную модель 5 объекта, третий сумматор 6, корректирующий блок 7 блок задержки 8, вход которого подключен к выходу второго сумматора 3 и входу объекта 4, выходной сигнал которого с обратным знаком поступает на второй вход и рвого сумматора 1

7 а выходной сигнал третьего сумматора

6 через корректирующий блок 7 поступает с обратным знаком на второй вход второго сумматора 3, на первый вход первого сумматора поступает задающее воздействие x(g; (t) — выход объекта управления 4", g (<) — выход регулятора 2; 1()- вход объекта управления

4, 1(Ц вЂ” возмущающее воздействие (неконтролируемое возмущение); и ®вЂ” оценка входа объекта (восстановленный вход объекта).

Система автоматического управления работает следующим образом.

Входной сигнал объекта управления

4 восстанавливается из выходного сигнала. g(4) посредством физически реализуемой обратной мод пи 5 объекта

4. Поскольку сигнал Ч (Ч содержит

3 1113781 в себе и результат воздействия на объект неконтролируемых возмущений, то естественно, что разность денствительного входа объекта 1(t) и восстановленного (Ц будет являться оценкой 1(Ц эквивалентного возмущения, приведенного к входу объекта по каналу управления. Сигнал разности действительного Д(1) и восстанов гю1 ленного ц (Ц входных сигналов объ- 10 екта, получаемый в сумматоре 6, проходит через корректирующий блок 7 и вычитается в сумматоре 3 из выходного сигнала регулятора 2 с целью компенсации эквивалентного возмущения, приведенного к входу объекта 4 по каналу упоавления.

Нетрудно записать выражение для изображения выходного сигнала объекта через параметры системы и входные воздействия имеет вид б

®,,(р)= Ф е Р, (е)

Pe = 11

Таким образом, физически реализуемую обратную модель объекта можно приближенно описать передаточной функцией

>я м К 1 л Р ()2 I " (y )п 1 (3) Схема моделирования, соответствующая выражению (3), представлена на 45 фиг.2.

Введем в схему моделирования дополнительно инерционных звеньев с передаточной функцией

-1 ар(Р) =®„.(р) Е р . (7) 50

Из изложенного следует, что формально обратная модель реализуема до любого порядка П передаточной функции объекта.

Однако с ростом и растет величина запаздывания li в физически реализуемой обратной модели, а это снижает эффективность ее применения. (3) Схема примет вид, изображенный на фиг.3. 55

Тогда выражение для передаточной функции полученной схемы можно записать в виде щ,(ррах (р) x(p) %,(p) И-%„(р)еР )Р(р Y(p) ) . (1) (%,(p)Wp(p) kа„(р)Е P (uu (р) -1(р)-1) где X(p) ((р) F(p) — изображения по, 1 1 д,р у„р

Лапласу соответст- мр® венно входного возММ (4 Р,) ()yP>)6 действия х ф, выхода объекта (e » 1 „ (4)

„„(i(a р+„.+а„р"1. . и неконтролируемого К (

1 -рд

5х® й„(P)Дe — передаточные функ- «а,р „,+а„р ции соответственно ф (р) - " (5)

М К объекта 4, регулятоМ ра 2 корр е ктиру ю Я влЯ е тс Я пеРедаточной фУнкцией иде аДьщего блока 7 идеаль ной обРатной модели объекта.

1 ной обратной модели ВыРажение (4) отличаетсЯ о™Деаль" объекта 4 и блока 30 ной модели м (Р) наличием множизадержки 8. теля

Передаточная функция реальной обратной модели в случае, если модель объект управления описывается переНаличие большого числа малых посдаточной функцией 4м (р) равной 35 тоянных времени в схеме можно учесть

"м в виде постоянного запаздывания, равного сумме этих постоянных времени Ь, а а +", ап

Тогда выражение (4) преобразуется к виду

1113781

b,= -4 „ м

Фиа Я

Щс. 3

Составитель А. Лащев

Редактор Л. Авраменко Техред M.Tenep

Корректор И, Муска

Заказ 6618/39 Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Исследования показывают, что область эффективного применения обратной модели определяется условием где Т „- величина, эквивалентная .максимальной постоянной времени объекта.

t !

Зная выражение передаточной функции реальной обратной модели (5) легко убедиться, что выражение (1) .полностью совпадает с выражением для изображения выходного сигнала объекта системы, принятой в качестве прототипа.

Отсутствие в составе системы автоматического управления блока прямой модели объекта значительно упрощает систему и повышает ее точность, так как исключаются достаточно сложные вычислительные операции по определению выхода модели путем решения !

О дифференциального уравнения соответствующего порядка, сохраняя при этом низкую чувствительность к изменениям параметров объекта и к неконтролируемым возмущениям.