Система управления объектом с запаздыванием

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ, содержащая объект управления, первый задатчик, последовательно включенные сумматор, первый блок сравнения, второй блок сравнения , первый интегратор, первьш регулятор , экстраполятор, блок задержки , третий блок сравнения и модель объекта без запаздывания, подключенная выходом к первому входу сумматора , второй вход которого соединен с выходом объекта управления, причем выход первого задатчика подключен к второму входу первого блока сравнения j выход первого интегратора - к второму входу второго блока сравнения, выход первого регулятора - к второму входу третьего блока сравнения, выход экстраполятора - к в-ходу объекта управления, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности системы, в нее введены второй задатчик , источник постоянного сигнала, последовательно включенные четвертый блок сравнения, второй интегратор, I квадратор, пятый блок сравнения, второй регулятор и шестой блок сравсл нения, выход которого соединен с с дополнительным входом первого интегратора , а второй вход - с выходом источника постоянного сигнала, выход второго задатчика подключен к второму входу пятого блока сравнения, перю вый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом третьего блока сравнения, а второй вход - с выходом второго интегратора. 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . ОЗ«ЛВ Ю М

РЕСПУБЛИН

09) (И) gg4G05 В 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРИТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3705103/24-24 (22) 11.03 ° 84 (46) 23.12.85. Бюл. 1) 47 (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им.Серго Орджоникидзе и Московский институт стали и сплавов (72) С.В.Емельянов, З.П.Авдеев, Л.П.Мышляев, С.К.Коровин, Г.А.Арыков, Е.В.Соловьева и. И.Г.Литвинцев (53) 62-50(088.8) (56) Гурецкий Х. Анализ и синтез .систем управления с запаздыванием.

М.: Машиностроение, 1974, с. 214.

Авторское свидетельство СССР

У 855607, кл. G.05 В 13/02, 1980.. (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ

С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ, содержащая объект управления, первый задатчик, последовательно включенные сумматор, первый блок сравнения, второй блок сравнения, первый интегратор, первый регулятор, зкстраполятор, блок задерж-, ки, третий блок сравнения и модель объекта без запаздывания, подключенная выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, причем выход первого задатчика подключен к второму входу первого блока сравнения, выход первого интегратора — к второму входу второго блока сравнения, выход первого регулятора — к второму входу третьего блока сравнения, выход экстраполятора — к входу объекта управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, в нее введены второй задатчик, источник постоянного сигнала, последовательно включенные четвертый блок сравнения, второй интегратор, квадратор, пятый блок сравнения, второй регулятор и шестой блок сравнения, выход которого соединен с дополнительным входом первого интегратора, а второй вход — с выходом источника постоянного сигнала, выход второго задатчика подключен к второму входу пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом третьего блока сравнения, а второй вход — с выходом второго интегратора.

20024

25

t 1

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения систем управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконтролируемых возмущений.

Динамика объекта по каналам регулирования в ограниченном диапазоне приращений к фактическому режиму управления описывается передаточной функцией \, р

W(p) = И е = Wо(р)е " (1)

М(р) в которой L(p) и М(р) — полиномы от р, причем степень полинома L(p) не превышает степень полинома М(р); i время запаздывания. Характеристики возмущений существенно изменяются

A на интервале длительности

Задача управления заключается в обеспечении инвариантности выходной величины объекта от неконтролируемых возмущений.

Цель изобретения — повышение точности системы.

На чертеже представлена блок-схема системы управления объектом с запаздыванием.

На чертеже приняты обозначения:

U(t) — управляющее воздействие в

t-й момент времени; Y(t) — выходная величина (сигнал) объекта управления

W(t) — неконтролируемое возмущение.

Система управления содержит объект 1 управления, экстраполятор 2, блок 3 задержки, третий блок 4 сравнения, модель 5 объекта запаздывания сумматор 6, первый регулятор 7, первый интегратор 8, второй блок 9 сравнения, первый блок 10 сравнения, первый задатчик 11, четвертый блок

12 сравнения, шестой блок 13 сравнения, источник 14 постоянного сигна-ла, второй интегратор 15, второй регулятор 16, квадратор 17, пятый блок 18 сравнения, второй задатчик

19;

Модель 5 объекта без запаздывания может быть представлена, например, в виде последовательного соединения инерционных звеньев. Первый 7 и второй 16 регуляторы, в частности, с пропорционально-интегральным законом регулирования, реализованы в виде параллельного соединения интегратора и масштабирующего блока; Экст1 2 раполятор 2 представлен реальным фор сирующим звеном.

Система управления объектом с запаздыванием работает следующим образом.

Выходной сигнал Y объекта управления алгебраически суммируется в сумматоре 6 с выходным сигналом модели 5 объекта без запаздывания, в результате чего получается сигнал

Y о натурно-модельном выходе, конн торый вычитается в первом блоке 10 . сравнения из сигнала Y о заданном значении выходной величины, поступа" ющего с задатчика 11. Сигнал об, ошибке регулирования 8 y=Y -Y"" поступает на фильтр низкой частоты, реализованный с помощью второго блока 9 сравнения и первого интегратора

8, где выделяется низкочастотная составляющая сигнала 8 у, идущая на первый регулятор 7.

Первым регулятором 7 вырабатывается управляющее воздействие:

U (t)=k . ЯУ()+Тн ЫУ(1)аЕ, (2) где k и Т„- настроечные коэффициенты. е

Управляющее воздействие U является образцовым (требуемым) на момент времени (t-ь), поэтому оно экстраполируется на время i в экстраполяторе

2 и подается для реализации на объект

1 управления. Выходной сигнал экстрал полятора 2 задерживается на время ( в блоке 3 задержки и затем вычитается в третьем блоке 4 сравнения из выходного сигнала U первого регулятое ра 7. На выходе третьего блока 4 сравнения получается сигнал об ошибке экстраполяции, который пересчитывается в модели 5 объекта управления и приращения выходного сигнала, посту" пающего на сумматор 6.

Описанные блоки системы управления с второго по одиннадцатый образуют координатную обратную связь. Остальные блоки с двенадцатого по девятнадцатый составляют контур параметрической обратной связи, предназначенный для регулирования характеристик первого интегратора с целью получения хорошо экстраполируемого выходного сигнала первого регулятора 7, Для этого сигнал о U об ошибке экстраполяции сглаживается вторым фильтром низкой частоты, реализованным с помощью четвертого блока 12 сравнения

Составитель А.Лащев редактор р.цицика Техред T.Äóáèí÷àê Корректор О.Луговая

Заказ 7865/52 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственногв комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Е ««

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

3 12 и второго интегратора 15, и возводится в квадрат в квадраторе 17. В итоге получается сигнал о показателе ошибки экстраполяции. Этот сигнал вычитается в пятом блоке 18 сравнения из выходного сигнала второго задатчи" ка 19 о заданном значении показателя.

Сигнал рассогласования с выхода пятого блока 18 сравнения идет на вто.— рой регулятор 16, например, с пропорционально-интегральным законом регулирования. Во втором регуляторе 16 вырабатывается сигнал о Т о параметрическом управляющем воздействии, представляющем изменения значения постоянной интегрирования первого интегратора 8. Сигнал b T вычитается в шестом блоке 13 сравнения из сигнала об опорном значении Т постоянной времени интегрирования, поступающего

00241 4 с выхода источника 14 постоянного сигнала. Значения постоянных величин второго задатчика 19, источника

14 постоянного сигнала, а также настроечные коэффициенты второго регулятора .16 выбираются экспериментально.

Таким образом, постоянная време10 ни интегрирования первого интегратора 8 увеличивается, если увеличивается ошибка экстраполяции, т.е. сигнал делается более плавным и, следо вательно, лучше экстраполируемым.

Если же ошибка экстраполяции уменьшается, то постоянная времени интег- рирования также уменьшается, что увеличивает быстродействие фильтра и всего контура координатной обрат.

Zp ной связи.