Бинарная система управления нелинейными объектами

 

Изобретение относится к систе-ч мам автоматического управления. Цель изобретения - повышение точности и качества системы управления нелинейным объектом. В регулятор введены усилитель 13 и два нелинейных функциональных блока 9,10 и новые связи. За счет этого реализуется возможность управления нелинейными неста - ционарными объектами, повышаются точность и качество регулирования. 1 ил. 00 сд Si 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) А1 (511 4 С 05 В 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИД .ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3915454/24-24 (22) 10.07.85 (46) 23.04.87, Бюл. М 15 (71) Всеооюзный научно-исследовательский институт системных исследований (72) С.В.Емельянов, С.К.Коровин, В.И.Сизиков и К.М.Цветкова (53) 62-50 (088.8) (56) Соколов Н.И. Эквивалентные адапTHBHbM и адаптивные САУ. Лекции по курсу "Теория автоматического регулирования", ч.1. — М.: МАИ, 1972 с.55.

Авторское свидетельство СССР

Р 1126927, 1985. (54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

НЕЛИНЕЙНЫМИ ОБЪЕКТАМИ (57) Изобретение относится к систе мам автоматического управления. Цель изобретения - повышение точности и качества системы управления нелинейным объектом. В регулятор введены усилитель 13 и два нелинейных функциональных блока 9,10 и новые связи.

За счет этого реализуется возможность управления нелинейными нестационарньачи объектами, повышаются точность и качество регулирования, 1 ил. (3

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для управления нелинейнь-ми неопределенными нестационарными динамическими объектами.

Предполагается, что динамика объекта описывается уравнением (»>+ ((и-«> где Х(t у,у, °, у(" 1) — некоторая непрерывная по координатам у,у,..., у("- > функция, описывающая структуру и свойства регулируемого объекта, Считается, что функция f(t,y, у,...,у ) при всех t t и у,у,..., ° (и-<) у(" "1) меняется неконтролируемым образом, определена с точностью до класса и удовлетворяет условиям (<(««....,« "" >) к„ «,«w "">

05631 2 ли 5,,5,...,5„,первый сумматор 6, первые модульные элементы 7„,7,..., 7„,, второй сумматор 8, первый нелинейный функциональный блок 9, реализующий функцию f+« второй нелинейный функциональный блок 10, реализующий функцию к, второй усилитель 11, первый умножитель 12, третий усилитель

13, второй модульный элемент 14, вто10 рой умножитель 15 третий сумматор

16, релейный элемент 17, третий умкожитель 18 интегратор !9.

На этапе синтеза системы при выборке коэффициентов усиления в пер-!

»

-» вых усилителях 5„,5<,... «5„следует исходить из того,что динамика управляемых процессов в описываемой систе. ме определяется корнями следующего характеристического полинома

20 р" + с. р +...+ с р + с,= 0,(1) где f (у,у,, у (" 1) — некоторая известная функция, выделяющая класс регулируемых объектов такая, что,О) = 0; у(и 1) ) )0 й„(0,0, . д,(У«У« °

° (и->1 для всех y,y,...,ó . Предполагает- 30 ся также, что функция f (y,y...,, у " ) удовлетворяет следующему условию: с

f„(y.y ° ° ° y ) л »

i-o

«с»(.(У «У « где К,(у,v,...,ó ) — некоторая

° (и->) функция, непРеРывная по у у,...,y ) .40

Задача управления состоит в сведении к нулю ошибки регулирования х = у — у при произвольном начальном состоянии и в обеспечении малой зависимости свойств управляемых про- 45 цессов в замкнутой системе от неконтролируемо"o изменения функции f.

Полагаем, что у = О, при с г т.е. х = у.

Цель изобретения — повышение точности и качества системы управления нелинейным объектом.

На чертеже представлена схема системы автоматического управления нелинейными объектами. 55

Схема содержит объект 1 управления, блок 2 сравнения, задатчик 3, дифферекциаторы 4(,4,...,4„, соответствующих порядков, первые усилитекоэффициенты которого c„ (i=1, п-l),си = 1 являются соответствующими коэффициентами первых усилителей 5„,5,...«5 Таким образом, если с 1 «с2 « ° - ° с и- TaK0Bbl i что полином (Ij — гурвицев, то при соответствующем выборе структур функциональных блоков, реализующих функции f и »4, замкнутая система будет асимптотически устойчива. При выборе структуры блока 9, реализующего функцию

Г, следует исходить из соотношения А> (У«У« ° ° ° «У ) ("«У«У« ° ° - «У ) «

ln-s1 («>-2) (2) которое должно быть выполнено для

t » о и acez у у «у (и- )

Выбор коэффициента усилекия k ö второго усилителя 11 производится таким образом, чтобы для всех с г. и всех у,у, ° ..,у(и !было выполнено соотношение

n "t

<>-8»„«„ 2:(«" ) > i>-8>< + (=О (3)

+,> (c +3 ) у "" 4cO где о — некоторая константа, удовлетворяющая неравенствам Оz о с сШ2П (C;,1) .КРОМЕ ТОГО,КОНСтакта О !

6 Си-1 назначается таким образом чтобы динамическая система, описываемая уравнениями (4) и-!

y„,— — c,y; + 3я, >> >

1305631 4 соединенного с вторым умножителем 15, а также на вход третьего сумматора

16, на второй вход которого подается сигнал с второго умножителя 15, Сигнал, полученный на выходе третьего сумматора 16, преобразуется релейным элементом 17 и подается на вход третьего умножителя 18, на второй вход которого подается сигнал с вы1О хода второго нелинейного функционального блока 10, пропущенный через третий усилитель 13. С выхода третьего умножителя 18 сигнал подается на вход интегратора !9. Сигнал, полученный

15 на выходе интегратора 19, подается на вторые входы первого 12 и второго

l5 умножителей.

В рассматриваемой системе контур координатной обратной связи образован блоком 2 сравнения, дифференциаторами 4,,4,...,4„,, первыми модульными элементами 7,7,...,7„, первым нелинейным функциональным блоком 9, вторым сумматором 8, вторым усилителем 11 и первым умножителем 12, а контур координатно-параметрической обратной связи — первыми, усилителями

5,,5,...,5„, первым сумматором 6, вторым модульным элементом 14, вторым умножителем 15, третьим сумматором 16, релейным элементом 17, третьим умножителем .18, интегратором !9, вторым нелинейным Ayíê:;èîíàëüíûì блоком 10 и третьим усилителем 13. Наличие в укаэанных контурах нелинейных функциональных блоков 9 и 10 и их характеристики предопределены нелинейной структурой регулируемого объекта.

Известно, что, если полином (1) гурвицев, то всегда существует такая константа 8, > 00, что для всех О о < система (4) асимптотически устойчива.

Выбор структуры блока 10, реализующего функцию ц,, и коэффициента усиления k третьего усилителя !3 следует проводить таким образом, чтобы сигнал k,, на выходе третьего усилителя удовлетворял при всех

° (ь-1!

t и у, у,...,у условию ц;С (у! " =1 (5)

Система управления работает следующим образом.

Сигнал у с выхода задатчика 3 сравнивается с сигналом у с выхода объекта 1 управления в блоке 2 сравнения. Полученный сигнал ошибки х поступает непосредственно на вход первого усилителя 5 и на вход перво-! го модульного элемента 7,, а на входы первых усилителей 5,5,...,5ь и первых модульных элементов 7,7>, ...,7„ — через дифференциаторы соответствующих порядков.

Сигналы с выходов блока 2 сравнения и дифференциаторов подаются на входы первого 9 и второго 10-нелинейных функциональных блоков, формирующих функции f и o, как результат соответствующего нелинейного преобразования сигнала координаты ошибки и ее производных. Сигналы, полученные на выходе первых модульных элементов 7,,7,...,7„ 1 суммируются с сигналом, полученным на выходе пер 45 вого нелинейного фцнкционального блока 9, во втором сумматоре 8 и пода" ются через второй усилитель ll на вход первого умножителя 12; сигналы с выходов первых усилителей 5,,5<, ...,5ц подаются на входы первого сумма1ора 6.

Полученная на выходе первого сумматора 6 линейная комбинация сигнала ошибки и ее (n-1)-й производной является ошибкой контура координатно параметрической обратной связи б она подается на вход второго модульного элемента 14, последовательно

3 была асимптотически устойчива при любой функции z(t), удовлетворяющей

П-1 условию (z ) < — —, (1+c, ) l у;1

1-1

Формула изобретения

Бинарная система управления нелинейными объектами, содержащая последовательно соепиненные первый умножитель, объект управления, блок сравнения второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, выходы которвтх и выход блока сравнения соединены через соответствующие первые усилители с входами первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый модульчый элемент, второй умножитель, второй сумматор, релейный элемент, третий умножитель и интегратор соединен с первым входом первого умножителя, выход первого сумматора соединен с вхоСоставитель А.Лащев

Редактор В.Петраш Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Заказ )426/44 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4.

5 ) 3056 дом второго сумматора, а выход интегратора — с вторым выходом второго умножителя, выходы дифференциаторов через соответствующие вторые модульные элементы, третий сумматор и второй усилитель подключены к второму входу первого умножителя, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и качества системы управления нелинейным объектом, 10

31 6 она содержит третий усилитель, первый и второй нелинейные функциональные блоки, к входам которых подключе ны входы вторых модульных элементов, выход первого нелинейного функционального блока подключен к входу третьего сумматора, выход второго не линейного функционального блока через третий усилитель подключен к вто рому входу третьего умножителя.