Двухканальная система экстремального регулирования

 

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (! !) (5!)4 6 05 В 13/02

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHGIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

КЕГ 3ЩЯЯру

13,,, 13 (21) 3699844/24-24 (22) 09, 02. 84 (46) 15.08.85. Бкл. В 30 (72) Э.П.Бобриков, Л,Ф,Иванов, И.Г,Левенец, Г. Г.Швачич и А,И.Михалев (71) Днепропетровский ордена Тру- . дового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (53) 62-50(088.8) (56) Красовский А, А. Динамика непрерывных самонастраивающихся систем.

М.: Фиэматгиз 1963, с. 468.

Растригин Л. А, Статиче ские методы поиска, М,: Наука, 1968, с. 376.

Ивахненко М.М., Иванов Л.Ф. lIoстроение переходных процессов двухканальной систем с управляемой частотой сканирования. Известия ВУЗов.

Серия приборостроения. 1975, )) 1, с. 41-44.. (54 ) (57) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА

ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая общий для обоих каналов системы управляемый по частоте генератор и исполнительные механизмы в каждом канале, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам объекта регулирования, выход которого соединен с входом управляемого по частоте генератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности процесса поиска, в первый канал вне ден переключатель фазы по случайному закону, выход которого подключен к входу первого исполнительного механизма, при этом первый, второй и третий выходы управляемого по частоте генератора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам переключателя фазы по случайному закону, а четвертый выход управляемого по частоте генератора соединен с входом второго исполнительного механизма.

1 117339

Изобретение относится к системам экстремального управления, Наиболее целесообразной сферой использования изобретения является экстремальное регулирование инерционных объектов в условиях помех, Цель изобретения - повышение надежности процесса поиска, На фиг. 1 изображена структурная схема двухканальной системы !О экстремального регулирования; на фиг. 2 — функциональная схема переключателя фазы по случайному закону; на фиг. 3 — функциональная схема управляемого по частоте гене- 15 ратора; на фиг. 4 — усредненные кривые процесса поиска экстремума на плоскости параметров двумерного объекта экстремального управления при постоянном сдвиге фаз плюс 20

90 град (кривая 1), при постоянном сдвиге фаз минус 90 град. (кривая 2), при случайном изменении знака сдвига фаз плюс-минус 90 град. (кривая 3).

Двухканальная система экстремаль- 25 ного регулирования содержит управляемый по частоте генератор 1, первый

2 и второй 3 исполнительные механизмы, объект 4 регулирования и переключатель 5 фаз по случайному закону,30 состоящий из счетчика 6 импульсов, генератора 7 случайных сигналов, ключей 8 и 9, В зависимости от числа импульсов, поступающих на вход и вызывающих переполнение счетчика 6, 35 производится запуск генератора 7 случайных сигналов, который по случайному закону устанавливает в открытое положение один из ключей 8 или

9, При этом на выход случайного переключателя фазы поступают сигналы через ключ 8 или через ключ 9.

Функциональная схема управляемого по частоте генератора содержит управляемый по частоте мультивибра- 45 тор 10, делитель 11 частоты и три триггера 12-14, На выход мультивибратбра 10 подается сигнал с выхода объекта экстремального регулирования, в соответствии с которым изменя- 50 ется частота переключений мультивибратора 10, Делитель 11 частоты служит для согласования диапазона изменения частоты мультивибратора 10 с диапазоном рабочих частот объекта управления. Триггеры 12-14 предназна-. чены для формирования последовательностей поисковых управлений, сдви2 2 нутых по фазе на плюс или минус

90 град. по отношению друг к другу, С целью проверки работоспособности предлагаемой двухканальной системы экстремального регулирования была составлена имитационная математическая модель системы, которая была реализована на алгоритмическом языке ФОРТРАН ЕС ЭВМ. Результаты трех вычислительных экспериментов представлены на фиг, 4. Здесь тонкой штриховой линией обозначены линии равного уровня функции, моделирующей экстремальный объект, и спиралеобразные траектории, по которым происходит процесс экстремального регулирования в плоскости регулируемых параметров.

Двухканальная система экстремального регулирования работает следующим образом.

Изменяющееся в процессе поиска напряжение с выхода объекта поступает на вход управляемого по частоте генератора 1, который формирует дли тельность интервала переключения в системе, Регулярные кусочно-постоянные знакопеременные поисковые управления с изменяемой длительностью, генерируемые на первом, втором и четвертом выходах управляемого по частоте генератора 1, поступают на первые и вторые входы переключателя 5 фазы в первом канале регулирования и на вход исполнительного механизма второго канала соответственно, С третьего выхода управляемого по частоте генератора 1 на третий вход переключателя 5 фазы поступают перепады напряжения, генерируемые в моменты переключения, Счетчик переключателя 5 фазы подсчитывает моменты переключения и при переполнении запускает генератор случайных сигналов, который по случайному закону устанавливает в открытое положение ключ 9 или же, наоборот, закрывает ключ 9 и открывает ключ 8, Частота запуска генератора случайных сигналов зависит от .емкости счетчика, которая может регулироваться числом включенных разрядов. Через открытый ключ на выход переключателя 5 фазы и далее на вход исполнительного механизма 2 поступают, сменяя одна другую по случайному закону в процессе регулирования, два типа поисковых последовательностей, раз1173392 4 ность двухканальной системы экстре1 мального регулирования. Линия градиента (фиг. 4) проведена тонкой штриховой линией. Траектория настройки предлагаемой системы (кривая 3) и- расположена вдоль градиента, в то время как в контрольных экспериментах без включения переключателя 5 фазы траектория настройки отклоня1б ется от градиентного направления .4) {кривые 1.и 2). личающихся знаком сдвига фаз по отношению к поисковой посл едо в ательности по второму каналу регули рования. Сигналы с исполнительных механизмов 2 и 3 воздействуют на регулируемые параметры объекта. On санный процесс работы системы с по мощью имитационной модели промоделирован на ЭВМ. Полученная усредненная траектория настройки системы представлена кривой 3 {фиг

Проведены два контрольных вычислительных эксперимента,в которых при прочих равных условиях, переключатель 5 фазы не использовался, а фазовый сдвиг был постоянным плюс 90 град. (кривая 1) и минус

90 град. (кривая 2). Точкой А обозначена (фиг. 4) начальная точка поиска для всех трех экспериментов.

Точкой В (фиг. 4) обозначен пере4 ломный момент, вызванный функционированием переключателя 5 фазы (начальный сдвиг в эксперименте с функционированием переключателя 5 фазы равен минус 90 град., чем объясняется наличие совпадающего участка АВ кривой 3 и кривой 2 ). Напревление движения по спиралеобразным траекториям совершается по часовой стрелке при положительном сдвиге фаз (кривая 1 ), против часовой стрелки - при отрицательном сдвиге фаз (кривая 2 ). При настройке с использованием переключателя 5 фаэ движение по спиралеобразным траекториям совершается как по часовой стрелке, так и против (кривая 3).

Результаты вычислительных экспериментов подтверждают работоспособПредлагаемая система обладает повышенными .требованиями к надежности поиска при экстремальном регулировании инерционных объектов в условиях помех. При этом основная особенность такой системы заключается в прохождении траектории поиска вдоль градиентного направления, Как система экстремального регулирования, сочетающая элементы случайного поиска с детермированным, предлагаемое устройство, кроме того, отличается больд шой гибкостью поиска, позволяющей эффективно оптимизировать функции со сложным рельефом; высокой помехоустойчивостью процесса поиска, так как управляемый по частоте генератор интегрирует выходные сигналы системы, отфильтровывая помехи; высоким быстродействием процесса поиска, так как он заключается только лишь в генерации воздействий настрой35 ки.

Кроме того, предлагаемая система обладает простотой конструкции, что повышает надежность работы устройства в целом.

1 173392