Система автоматического управления нестационарным объектом

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующи усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий 1вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, отличающаяся тем, что, с целью минимис зации уровня помех на входе в ис« пол1штельное устройство и раситрения (П С диапазона устойчивости движения системы , в нее введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертьп входом суммирующего усилителя, а вход кор . ректирующего устройства - с выходом исполнительного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

UHIIH

РЕСПУБЛИК (l% (11) 3 (.Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

tC A 8 TOPCKOMV C8È Å Â Ñ Â

Ч,, C

1 (21) 3426271/24-24 (22) 20.04.82 (46) 30.12.84. Бкл. P.- 48 (72) А.Н.Новиков и Н.И.Соколов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 62.50 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 282480, кл. G 05 В 6/02, 1965.

2.Соколов Н.И., Судзиловский Н.Б.

К анализу одного класса линейных существенно нестационарных систем автоматического управления космических летательных аппаратов типа ВКС на конечном этапе спуска. Сб. "Навигация. Наведение и оптимизация управления" Труды ЧН Международного симпозиума ИФАК в Роттах-Згерн, "Наука", 1978, с. 76-82. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующегo устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью минимизации уровня помех на входе в исполнительное устройство и расширения диапазона устойчивости движения системы, в нее введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертым входом суммирующего усилителя, а вход кор.ректирующего устройства — с выходом исполнительного устройства.

1132279

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при проектировании систем автоматического управления различными объектами с переменными параметрами. .5

Известна система управления нестационарным объектом, обеспечивающая малую чувствительность динамических свойств к изменению параметров объекта, но не гарантирующая их малую 10 чувствительность к помехам (1) °

Известна система управления нестационарным объектом, позволяющая поддерживать заданные динамические свойства и устойчивость системы при 15 изменении в широких пределах параметров объекта управления, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующий усили- 2О тель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий вход 25 суммирующего усилителя через вторую модель корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, четвертый вход суммирующего усилителя через третью модель коррек-5п тирующего устройства соединен с выходом исполнительного устройства, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения (2) .

Однако в известной системе не имитируется уровень помех на входе в исполнительное устройство, что сужает .диапазон устойчивости движения системы в условиях действия интенсивных 4< помех при наличии насыщения в исполнительном устройстве.

Цель изобретения - минимизация уровня помех на входе в исполнитель:ное устройство и расширение диапазо 5 на устойчивости движения системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее 5б устройство, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующе- 55 го усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующего з устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, дополнительно введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертым входом суммирующего усилителя, а вход корректирующего устройства — с выходом исполнительного устройства.

На чертеже представлена блок-схе-, ма предлагаемой системы автоматичесского управления нестационарным объектом. . Система содержит последовательно соединенные элемент 1 сравнения, последовательное корректирующее устройство 2, суммирующий усилитель 3, исполнительное устройство 4, объект

5 управления и первую модель 6 корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом сумми-. рующего усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель 7 последовательного корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, четвертый вход суммирующего усилителя через последовательно соединенные модель

8 объекта управления и корректиI рующее устройство 9 соединен с выходом исполнительного устройства, а выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения.

Система работает следующим образом.

Задающее воздействие Х поступает на вход элемента 1 сравнейия. С выхода элемента сравнения сигнал рассогласования Е поступает на вход последовательного корректирующего устройства 2 с постоянными парам".трами, которое выполнено, например, в виде блока интеграторов. С выхода последовательного корректирующего устрой-. ства сигнал 0 поступает на вход суммирующего усилителя 3. С выхода суммирующего усилителя сигнал 0 посЕ тупает на вход исполнительного устройства 4. С выхода исполнительного устройства сигнал У поступает на вход нестационарного объекта 5 управления. С выхода объекта управления сигнал Х поступает на инвертирующий вход элемента сравнения, а также на вход первой модели б последовательного корректирующего устройства с

1132279

П„ -1 (p " i,i. C p fv-c u

55

0,=,„(u;u,-u u 1.

3, постоянными параметрами,. которая выполнена, например, в виде блока интеграторов. С выхода первой модели последовательного корректирующего устройства сигнал Ц поступает на второй вход суммирующего усилителя. Сигнал U .с выхода суммирующего усилителя поступает также на вход второй модели 7 последовательного корректирующего устройства с постоянными параметрами, выполненной, например, в виде блока интеграторов.

С выхода второй модели последовательного корректирующего устройства сигнал tl> поступает на третий вхор сум15 мнрующего усилителя. На четвертый вход суммирующего усилителя поступает сигнал 04 с выхода модели 8 объекта управления с постоянными параметрами, выполненной, например, в виде блока интеграторов. На, вход 4одели объекта управления поступает сигнал Y с вы1 хода корректирующего устройства 9 с постоянными параметрами, выполненного, например, в виде блока интеграторов. На вход корректирующего устройства 9 поступает сигнал У с выхода исполнительного устройства.

Введение в предлагаемую систему управления модели 8 объекта управле30 ния корректирующего устройства 9 позволяет формировать управляющий сигнал IJ> таким образом, чтобы минимизировать его дисперсию при действии высокочастотных помех, поступающих с выхода нестационарного объекта 5 управления, При этом число степеней свободы последовательного корректирующего устройства 2 выбирается в зависимости от числа степеней свободы исполнительного устройства 4 и

40 объекта 5 управления.

Пусть объект 5 управления и исполнительное устройство 4 описывают.ся соответственно дифференциальными уравнениями

45 р По (P

Ь,,с — константы.

Уравнение суммирующего усилителя 3

Тогда последовательное корректирующее устройство 2 описывается дифференциальным уравнением

„ no-t

1=0

®

Первая и вторая модели 6 и 1 последовательного корректирующего устройства описываются при этом соответственно дифференциальными уравне-: ниями и«-

=a р х, "г Р )< з = =0

Модель 8 объекта управления описычается дифференциальным уравнением

n„=< (р +Е Ъ 1ц -I: Y

1 0

У а корректирующее устройство 9 — описывается уравнением

11 к (1-",,,р),-,,,р, .

При этом дифференциальное уравнение, описывающее движение в замкнутой системе, имеет вид h(pIX =Кcq iok2pcokltlx 3 у (1) где д(р1 (лр 11 „и 1 сг "о г г (P c P ) (Р Е Ъ p ) к .Ъ 0 . 90 я Ч « +1 г

Здесь.A A, А". — константы, и = у

4 и ч+у1 „

К(°

Поскольку дифференциальное уравнение (I) не имеет производньк в правой части,то динамические свойства системы определяются его левой ча<.тью.

1132279

n-> (2) (,;

II(j a) Величина дисперсии сигнала на входе в исполнительное устройство ()22(2 62(2222 )222222222(22 (((Ы1 где б(ы)- спектральная плотность поме-, хи. (10

Известно, что для достижения минимально возможной величины дисперсии на входе в исполнительное устройство, определяемой выражением (2), необходимо выбирать минимальные значения коэффициентов полинома Ф (), при которых обеспечиваются заданные динамические свойства системы в режиме управления.

Для этого необходимо иметь возмож-рр ность независимо формировать по крайней мере II+ n I, II< П(,„+ 2и„„ коэффициентов, а именно 4 „, . Ь всего((-n((-<))An I... A, всего и „ 1 An ° °, Ао

М21 .

25 всего ((+1) . Такая возможность к появляется при

II< -n n i1

Mll (3) путем обеспечения желаемых значений коэффициентов 4.1 - всего (II„> +1), +, — всего I1«, (у — всего h„> .

Йри выполнении равенства в выражении (3) желаемые значения коэффициентов 4,, (11 могут быть найдены однозначно из системы линейных уравнений

МТ =4 (4) (при действии помехи с выхода объекта управления где 4 - вектор размерности (11 П„ „ ) элементами которого являются минималь но возможные значения коэффициентов

II

4;, 4, 4. полинома g (р), которые с одной стороны обеспечивают желаемые динамические свойства системы в режиме управления, а с другбй минимизацию уровня помех на входе в исполнительное устройство;, М вЂ” квадратная матрица, элементы которой определяются заданными зна чениями коэффициентов

Ь 4(® „,45

К - вектор искомых коэффициентов .„ „7, .

При этом определитель матрицы 4( отличен от нуля. В этих условиях система (4) всегда имеет единственное решение.

Таким образом, предлагаемгч сис-. тема автоматического управления нестационарным объектом позволяет минимизировать уровень помех на входе в исполнитепьное устройство и добиться расширения диапазона устойчивости движения системы, обеспечивая при этом требуемые динамические свойства системы в режиме управления при изменении параметров объекта управления в широких пределах.

1132279

Составитель А.Лащев

Редактор Л.Алексеенко Texpep Л.Микеш Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 979 1/40 Тираж 841 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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