Бинарная система управления

 

БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ , содержащая последовательно соединенные объект управления и 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 входами первого сумматора, выход которого соединен с входом умножителя, выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента , последовательно соединенного с инерционным фильтром, выход которого подключен к второму входу з ножителя , -отличающаяся тем, что, с целью повьшения качества переходных процессов системы, она содержит последовательно соедиО ) ненные блок деления, усилитель с насьщением и третий сумматор выход которого соединен с входом объекта управления, а вход - с выходом ум- 2 ножителя, подключенного первым входом к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу второго сумматопа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зш С 05 В 13/02

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 3657157/24-24 (22) 04. 11 . 83 (46) 23 . 10. 84 . Бюл. № (72) С.В. Емельянов, С.К. Коровин, В.И. Сизиков и К.M. Цветкова (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт системных исследований Государственного комитета

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

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 36 13801/24, кл. G 05 В 13/02, 1983 (прототип). (54) (57) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные объект управления и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, „,SU„„1120284 А 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 входами первого сумматора, выход которого соединен с входом умножителя, выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента, последовательно соединенного с инерционным фильтром, выход которого подключен к второму входу умножителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества переходных процессов системы, она содержит последовательно соединенные блок деления, усилитель с насыщением и третий сумматор; выход которого соединен с входом объекта управления, а вход — с выходом умножителя, подключенного первым входом к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора.

112О284

Изобретение относится к автоматическому регулированию и управлению и предназначено для автоматического управления свободными колебаниями линейных динамических объектов, параметры которых меняются произвольным неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах.

Рассматривается объект управления, динамика которого описывается урав 10 нением у (t) + а„() (t) + . .. +

+ а,(с) () = u(t, ), где а „ (t) (i = 1, ..., и) — неизмеряемые параметры 15 объекта, диапазоны изменения которых известны а„ a(t) а, (i = 1, ..., n), б где а. — известные константы.

Задача управления состоит в устранении ошибки регулирования, определяемой соотношением x(t)

= y (t) - y(t), где y (t) = const — задающее воздействие, далее у (t) = О, при произвольном начальном состоянии системы и обеспече30 нии в асимптотике независимости свойств управляемых процессов z(t) в замкнутой системе от параметров объектов управления а (t) (i

1, ..., n) .

Известна самонастраивающаяся система, состоящая из объекта управления, сумматоров, блоков,сравнения, усилителей, дифференциаторов, умножителей, релейного и модульных элементов и корректирующего звена $1) .

Недостатками этой системы являются низкая надежность, наличие высокочастотных колебаний сигнала управ- 45 ления, высокая чувствительность к помехам и неидеальностям в реализации элементов системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является би- 50 нарная система автоматического управления с координатно-параметрической обратной связью, содержащая последовательно соединенные объект управления и блок сравнения, второй вход 55 которого соединен с выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, выходы которых и вь|ход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через соответствующие последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители — с входами первого сумматора, выход которого соединен с входом умножителя, выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента, последовательно соединенного с инерционным фильтром, выход которого подключен к второму входу умножителя (2) .

Недостатком известной системы является наличие зависимости свойств управляемых процессов от неконтролируемого изменения параметров объекта, что приводит к ухудшению качества переходного процесса.

Цель - обеспечение независимости свойств управляемых процессов от про. извольного изменения параметров объекта и повышение качества переходных процессов, Поставленная цель достигается тем, что в бинарную систему управления„ содержащую последовательно соединенные объект управления и 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 входами первого сумматора, выход которого соединен с входом умножителя, выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента, последовательно соединенного с инерционным фильтром, выход которого подключен к второму входу умножителя, введены последовательно соединенные блок деления, усилитель с насыщением и третий сумматор, выход которого соединен с входом объекта управления, а вход — с выходом умножителя, первым входом подключенного к вхс— ду блока деления (делитель), второй вход которого (делимое), подключен к выходу второго сумматора.

На фиг. I представлена структурная схема системы управления; на . фиг. 2 — то же с координатной, координатно-параметрической и параметро-координатной обратными связями.

1120284

Система управления (фиг. 1) состоит из объекта 1 управления, задатчика 2 с выходным сигналом

y<(t) = const = О, регулятора 3 контура координатной обратной связи (КОС), формирующего сигнал U(), задатчика 4 координатно-параметрической обратной связи (КПОС) с выходным сигналом х (), регулятора

5 контура КПОС, формирующего сигнал P (t), функционального блока 6, формирующего сигнал с(С), задатчика 7 контура параметро-координатной обратной связи (ПКОС) с выходо ным сигналом С, регулятора 8 контура ПКОС, формирующего сигнал

u(t) .

При использовании координатнопараметрической обратной связи для рассматриваемого класса объектов получается обобщенная схема с элементами 1-5. В подобных системах при конечных коэффициентах передачи невозможно обеспечить точное выполнение требуемого равенства

Д (t) = 0 и, таким образом, невозможно гарантировать независимость динамических свойств замкнутой системы от меняющихся произвольным образом параметров объекта. В связи с этим в систему вводится дополнительно контур параметро-координатной обратной связи, предназначенный для компенсации возникающего рассогласования между фактической и желаемой динамикой замкнутой системы. Задатчик 7 формирует сигнал С

О задающий желаемые динамические свойства системы, а функциональный блок 6 определяет фактическое поведение управляемых процессов в замкнутой системе, характеризуемое величиной C(t). Регулятор ПКОС-8 предназначен для компенсации рассогласования С вЂ” C(t). В результате введения ПКОС получается структурная схема, представленная на фиг. 1.

Система управления (фиг. 2) содержит объект 1 управления, задатчик 2 КОС, блок 9 сравнения, дифференциаторы 10, 10>, ..., 10„, модульные элементы 114, 11Z, 11я, первые усилители 12, 12, первый сумматор 13, умножитель

14, вторые усилители 15„..., 15 второй сумматор 16, релейный элемент 17, инерционный элемент 18, 5 l0

50 блок 19 деления, усилитель "0 с насьпцением, третий сумматор 21 .

Предлагаемая бинарная система функционирует следующим образом.

Сигнал уб(t) с выхода задатчика

2 сравнивается с сигналом у() с выхода объекта 1 управления в блоке 9 сравнения. Полученный сигнал поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 1.1, а на входы других модульных элементов 112, 11, ..., 11„— через дифференциаторы соответствующих порядков 10„, 102, ..., 10„ „; сигналы с выходов модульных элементов через соответствующие первые усилители

121, 12, ..., 12п подаются на вход первого сумматора 13, с выхода кото- рого сигнал подается на вход умножителя 14, сигнал с выхода блока

9 сравнения и сигналы с выходов дифференциаторов 10„, 102, ..., 10 1 через соответствующие вторые усилители 15, 152, ..., 151 подаются на вход второго сумматора 16, полученная на выходе второго сумматора

16 линейная комбинация ошибки x(t) и ее (и-1) — ой производной является ошибкой контура КПОС 6 (t), она подается на вход релейного элемента 17, а сигнал с выхода релейного элемента 17 подается на вход инерционного элемента 18, выход которого Jb (t) поступает на второй вход умножителя 14, сигнал б (t) с выхода второго сумматора 16 подается на вход делителя 19 (делимое), второй вход которого подсоединен к выходу первого сумматора 13 (делитель), полученный на выходе блока о

19 деления сигнал С вЂ” C(t) представляющий собой ошибку контура

ПКОС, подается на усилитель 20 с насьпцением, сигнал с выхода которого суммируется с сигналом с выхода умножителя 14 в третьем сумматоре

21 и подается на вход объекта 1. В рассмотренной схеме контур ПКОС образуется блоком 19 деления, усилителем 20 с насыщением и сумматором 21.

Технико-экономический эффект предлагаемой бинарной системы управления с координатно1, координатно" параметрической и параметрической обратными связями заключается в том, что она гарантирует более высокое качество регулирования по срав1120284 нению с системой управления с координатной и координатно-параметрической обратной связью за счет обеспечения независимости переходных процессов от действующих на объект параметрических возмущений, что достигается за счет дополнительного специальным образом формируемого в контуре ПКОС сигнала управления

u(e) подаваемого на объект. Использование предлагаемой системы управления для управления процессом порционного дозирования, т;.е. на- бора и выгрузки отдельных доз шихтовых материалов в аглодоменном производстве, позволяет получить, как показали результаты натурноматематического моделирования, экономический эффект порядка

100 тыс. руб. в год на одну доменную печь за счет повышения точности набора доз до + 0,15Х. Это позволяет повысить производительность доменной печи на 0,4%, снизить колебания содержания Si в чугуне на 0,01Х.

:и расход кокса на 0,5 кг/т чугуна.

1120284

Составитель А. Лащев

Редактор Г. Волкова Техред Т,Маточка Хорректор А. Тяско

Заказ 7739/34 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