Бинарная система управления вынужденным движением

 

БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЬШУЖДЕННЬМ ДВИЖЕНИЕМ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом зада тчика, а выход - с входами дифференциаторов , выходы которых и вькод блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, выход второго сумматора подключен через релейный элемент к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы при действии измеряемых помех по нестационарным каналам, она содержит датчики возмущений, вторые модульные элементы, третьи и четвертые усилители и третий сумматор, выход каждого датчика возмущений через со (Л ответствующие последовательно соединенные вторые модульные элементы и третьи усилители подключен к входу первого сумматора, а выходы вторых модульных элементов через соответствующие четвертые усилители - к входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом инерционного фильтра. ел 00 ч1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U „„11 17587

За1,, С 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3667901/24-24 (22) 05.i2.83 (46) 07.10.84. Бюл. Р 37 (72) С.В. Емельянов, С.К.. Коровин, В.И. Сизиков и К.M. Цветкова (71) Всесоюзный научно-исследовательс. кий институт системных исследований

Государственного комитета CM СССР по науке и технике АН СССР (53) 62-50(088.8) (56) 1: Соколов Н.И. Эквивалентные адаптивным и адаптивные САУ. — Лекции по курсу "Теория автоматического регулирования". Ч. 1, МАИ, 1972, с. 55.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3613801/24, кл. G 05 В 13/02, 1983 (прототип) . (54)(57) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ВЫИУЖДЕННЬК ДВИЖЕНИЕМ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, выход второго сумматора подключен через релейный элемент к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы при действии измеряемых помех по нестационарным . каналам, она содержит датчики возмущений, вторые модульные элементы, третьи и четвертые усилители и третий сумматор, выход каждого датчика возмущений через соответствующие последовательно соединенные вторые модульные элементы и третьи усилители подключен к входу первого сумматора, а выходы вторых модульных элементов через соответствующие четвертые усилители — к входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом инерционного фильтра.

111758

Изобретение относится к автоматическому регулированию и управлению, а именно к бинарным системам, и предназначено лпя автомаТического управления вынужденным движением линейных

I) динамических объектов, параметры которых меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах,.

Предполагается, что объект управления описывается уравнением " (1. см„(33 " (Ф)+ ...+ ог„(Ц 1(4J =

=О(Ц+ H„(tJf„(tJ+...+8„(Ц Е„(Ц, где а;() — переменные параметры объекта, меняющиеся в известных диапазонах д сс с, (g) « си+, (1 =./,, );

3 1 а — известные константы;

d.(tt- переменные параметры нестационарных каналов воздействия на объект

25 внешних . возмущении

f„(t)„...,Х (+}, удовлетворяющие условиям

6d.{ÖñÄ+ () =q

J j l

t — известные константы.

Задача управления состоит в сведении до заданной величины ошибки регулирования х(+.) = уб() — у(), 35 где у {t) = const — задающее воздейS ствие, т.е. в выполнении неравен" ства

/х(+)/ 4 Д gQ где 6 — заданная постоянная положительная величина, при любом состоянии системы и при обеспечении условия малой зависимости свойств управляемых процессов от меняющихся параметров 45 объекта регулирования и от внешних сил.

Известна самонастраивающаяся система, состоящая из объекта управления, сумматоров, блоков сравнения, 59 усилителей, дифференциаторов, умножителей, релейного и модульных элементов и корректирующего звена 11 ).

Низкая надежность, наличие высокочастотных переключений сигнала уп- у равления, высокая чувс вительность к внешним воздействиям являются недостатками системы.

7 з

Наиболее близкой к изобретению является система автоматического управления с координатно-параметричес- кой обратной связью, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, умножитель, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через соответствующие последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора., выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента, последовательно соединенного с инерционным фильтром, выход которого подключен к второму входу умножителя (2 3.

Недостатком известной схемы является высокая чувствительность к внешним возмущениям, невозможность обеспечения заданного качества регулирования при действии на этот объект внешних . сил-.

Цель изобретения — повышение точности системы при действии измеряемых помех по нестационарным каналам.

Поставленная цель достигается тем, что в бинарную систему управления вынужденным движением, содержащую последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а вьгход — с входами дифферендиаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора„ выход второго сумматора подключен через релейный элемент к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, введены датчики возмущений, вторые модульные элементы, третьи и четвертые усилители и третий сумматор, выход каждого датчика через последовательно соединенные соответствующие вторые модульные элементы и третьи усилители подсоединен к входу первого сумматора, а выходы вторых модульных элементов через соответствующие четвертые усилители - к входу третьего сумматора, выход которого

3 1117 соединен с входом инерционного фильтра.

На фиг.1 изображена структурная схема замкнутой системы; на фиг.2— схема предлагаемой бинарной системы.

Замкнутая система (фиг.1) содержит объект 1 управления, задатчик 2, реализующий сигнал y (t) = const, регулятор 3 контура координатной обратной связи (КОС), вырабатывающий сигнал управления u(t), задатчик 4 контура координатно-параметрической обратной связи (КПОС) с выходным сигналом х5(6), регулятор 5 контура КПОС, формирующий сигнал и.(С).

При использовании координатно-параметрической обратной связи обеспечить выполнение равенства 4() = 0 и тем самым гарантировать требуемую динамику управляемого процесса х() невозможно, если сигналы К(1) и U(t) в регуляторах КПОС и КОС соответственно формировать лишь на основе информации о состоянии управляемого процесса, не учитывая внешних воздействий.

Бинарная система автоматического управления вынужденным движением нестационарного объекта (фиг.2) содержит объект 1 управления, задатчик

2 КОС, блок 6 сравнения, дифференциа-ЗО торы — 71 — 7„ „, первые модульные элементы 8 „ — 8„, первые усилители

9„ — 9„, первый сумматор 10, блок 11 умножения, вторые усилители 12„12„, второй сумматор 13, релейный элемент 14, датчики 15 — 15„ возмущений, вторые модульные элементы

16„- 16, третьи усилители 17., - 17, четвертйе усилители 18 - 18„,. третий сумматор 19 и инерционный фйльтр 20. 4О

Предлагаемая бинарная система работает следующим образом.

Сигнал у (t) с выхода задатчика

2 сравнивается с сигналом у(т.) с выхода объекта 1 управления в блоке 4

6 сравнения. Полученный сигнал поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 8> а на входы других модульных элементов 8 — 8 „— через дифференциаторы 7„ — 7„ „ соответствующих порядков. Сйгналй с выходов модульных элементов через соответствующие первые усилители 9„- 9> подаются на вход первого сумматора

10, с выхода которого сигнал подается на вход блока 11 умножения, сигнал с выхода блока сравнения и сигна587 4 ,лы с выходов дифференциаторов 7 — 7

П-1 .подаются через соответствующие вторые усилители 12„ — 12„ на вход второго сумматора l3, полученная на выходе сумматора 13 линейная комбинация ошибки х(1) и ее (и-1)-й производной есть ошибка контура КПОС d(t), которая подается на вход релейного элемента 14, сигнал с выхода которого подается на вход инерционного фильтра

20. Сигналы с датчиков 15„. — 15 К возмущений подаются через соответствующие вторые модульные элементы

161 — 16к и третьи усилители 17„ - 17 на вход первого сумматора 10, сигна,лы с выходов вторых модульных элементов 161 — 16K через соответствующие четвертые усилители 18 — 18 к на вход третьего сумматора 19, с выхода которого сигнал поступает на второй вход инерционного фильтра 20, с выхода которого сигнал подается на второй вход блока 11 умножения.

В предлагаемой системе связи по измеряемым возмущениям образованы датчиками 151 — 15 возмущений вторыми

Ф модульнйми элементами 161 — 16 „, третьими 17„ — 17 и четвертыми

18 — 18 усилителями и третьим сумК матором 19.

Технико-экономический эффект предлагаемой бинарной системы с координатной и координатно-парамет рической обратными связями состоит в том, что она гарантирует более высокое качество и точность регулирования по сравнению с известной системой за счет обеспечения независимости переходных процессов как от изменяющихся параметров объекта, так и от действующих на объект внешних сил, что достигается путем введения в систему с КПОС дополнительных связей по измеряемым возмущениям.

Как показали результаты натурноматематического моделирования, применение предлагаемой системы для стабилизации заданного значения рудной нагрузки или отношения железо/углерод позволяет обеспечить точность стабилизации не ниже 0,37. Это гарантирует сокращение колебаний кремния в чугуне на 0,012Х. и снижение удельного расхода кокса на 2,4 кг/т чугуна, что обеспечивает экономический эффект порядка 100000 руб.в год на одну доменную печь большого объема.

1117587

Заказ 7218/31

Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель А. Лащев

Редактор О. Юрковецкая Техред С,Мигунова Корректор А. Зимокосов