Самонастраивающаяся система комбинированного регулирования

 

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического управления и может быть использовано в химической и других отраслях промьполенности. Цель изобретения - повышение точности работы самонастраивающейся системы комбинированного регулирования нестационарных по статической характеристике объектов, функционирующих в услоyit ) 00 со (Г 00 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н д ВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4053276/24-24 (22) 08.04.86 (46) 23.09 ° 87. Бюл. ¹ 35 (72) В.Г.Брусов, E.A.Ñóõàðåâ, Ю.Д.Левичев, В.M.Крашенинников и Ю.В.Сметанин (53) 62.50 (088.8) .(56) Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС.-М.: Радиои связь.

1981, с. 168-169, 179-182, табл. 7. 1.

Авторское свидетельство СССР

1254433, кл, С 05 В 13/00, 1985..SU 1339494 A i (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО РГГУЛИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического управления и может быть использовано в химической и других отраслях промьппленности. Цель изобретения — повышение точности работы самонастраивающейся системы комбинированного регулирования нестационарных по статической характеристике объектов, функционирующих в условиях воздействия контролируемых и неконтролируемых возмущений значительной интенсивности. Система содержит разомкнутый и замкнутый контуры регулирования, блок самонастройки разомкнутого контура и цепи компенсации неконтролируемых возмущений. Разомкнутый контур, включающий блоки 8, 10, 3, 6, ?, предназначен для компенсации контролируемых возмущений.. Блок самонастройки 9 повышает качество работы разомкнутого контура в условиях нестационарности статической характеристики объема. Компенсатор 11 служит для

1339494 расчета и компенсации эквивалентного неконтролируемого возмущения, приведенного к входу объекта по каналу управления. Компенсатор 11 повышает точность системы регулирования, т.к. снижает чувствительность объекта к неконтролируемым возмущениям. Замкнутый контур устраняет влияние на объект всех остальных возмущений.

Система включает измеритель рассогласования 1, регулятор 2, сумматоры 3, 4, 5 и 6, объект управления 7, датчик внешнего возмущения 8, блок самонастройки 9, корректирующий фильтр 10, компенсатор 11. 10 ил, 1

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического управления и может быть использовано для управления объектами в химической и других отраслях прое мышленности.

Цель изобретения — повышение точности работы самонастраивающейся системы в условиях воздействия неконтролируемых возмущений значительной интенсивности.

На фиг, 1 представлена блок-схема самонастраивающейся системы комбинированного регулирования;на фиг.2

15 структурная. схема системы, на фиг,3 основные цепи компенсатора; снижающие чувствительность системы к неконтролируемым возмущениям; на фиг. 4-6 — блок †схе обратной модели объекта; на фиг, 7 — блок-схема

20 логических блоков системы; на фиг . 8 блок-схема операции интегрирования на скользящем интервале, на фиг.9 принципиальная схема пневматического

?5

ПИ-регулятора, на фиг, 10 — электрическая схема ПИД-регулятора типа РБА, Система (фиг. 1 и 2) включает измеритель 1 рассогласования, регуля— тор 2, сумматоры 3-6, объект 7 управления, датчик 8 внешнего воэмуще30 ния, блок 9 самонастройки, корректирующий фильтр 10, компенсатор 11, блок 12 выделения модуля, блок 13 дифференцирования, блок 14 выделения модуля, блок 15 дифференцирования, 35

2 блок !6 выделения модуля, логические блоки 17-20, блок 21 выделения модуля 21, блок 22 деления, управляемый ключ 23, блок 24 памяти, блок 25 умножения, блок 26 задержки, блок 27 обратной модели объекта, блок 28 умножения, сумматор 29, блок 30 коррекции, блок 31 интегрирования на скользящем интервале, управляемый ключ

32, блок 33 памяти.

Схемы обратной модели объекта (фиг. 4-6) включают пропорциональные звенья 34.и 35, инерционно-дифференцирующее звено 36, сумматор 37, пропорциональное звено 38, инерционно-дифференцирующее звено 39, сумматор 40, пропорциональное звено 41, инерционно-дифференцирующее звено

42, сумматор 43, инерционные звенья

44-46, блок 47 дифференцирования, пропорциональное звено 48, сумматор

49, блок 50 дифференцирования, пропорциональное звено 51, сумматор 52, блок 53 дифференцирования, пропорциональное звено 54, сумматор 55, пропорциональное звено 56.

Блок-схема логических блоков системы (фиг. 7) включает компаратор 57, управляемый ключ 58, компаратор 59, управляемый кдюч 60, компаратор 61, управляемый ключ 62, компаратор 63, управляемый ключ 64.

Блок-схема операции интегрирования на скользящем интервале включа1339494

25 ет блок 65 задержки, сумматор 66, блок 67 интегрирования (фиг. Ь).

Принципиальная схема пневматического ПИ-регулятора (фиг. 9) вклю5 чает элсмент 68 сравнения, дроссельный сумматор 69, элемент 70 сравнения, усилитель 71 мощности, элемент

72 сравнения, емкость 73, запорный клапан 74, отключающее реле 75.

Принятые обозначения: aY(t) — отклопенпе выходного сигнала от задания; С вЂ” управляющий сигнал, С, задание для первого логического блока; С„ — задание для второго логического блока, С вЂ” задание для третьего логического блока С вЂ” за3 дание для четвертого логического блока; V„(t) — первый выходной сигнал etулятора; U > (t) — BTopoH Bblходной сигнал регулятора (сигнал

ПД-составляющей закона регулирования);У (t) — выходной сигнал разомкнутого контура; U(t) — совокупный управляющий сигнал разомкнутого и замкнутого контуров управления;

X„(t) — основное контролируемое возмущение; X(t) — вход объекта по ка— налу„управления; Y(t) — выход объекта; I(t) — выход обратной модели

30 объекта; X(t) — выход второго блока умножения (восстановленный вход объекта по каналу управления), f(t) неконтролируемое возмущение; f „ ()— эквивалентное неконтролируемое возму35 щение, приведенное к входу объекта по каналу управления, f„ (t) — выход пятого сумматора, f (t) — выход блока коррекции (оценка обобщенного неконтролируемого возмущения, приведенного к входу объекта по каналу управления); f>, (t) — усредненная на л скользящем интервале оценка Е „, (t), f, (t) — выход второго блока памяти;

Х„(t) — выход датчика основного внеш- 45 него возмущения; U (С) — выходной сигнал блока 21; aY„(t) — выходной сигнал блока 12; аУ>(t) — выходной сигнал блока 14; DY5(t) — выходной сигнал блока 16; Р— сигнал, про- 5О порциональный текущему значению регулируемого параметра ; P — командный сигнал, ДД вЂ” регулируемый дроссель;

gU — ; P „, — выходной сигнал регулятора; П вЂ” внешний переключатель рода работы, "P" "А" — режимы работы регулятора ручной и автоматический, "Больше", "Меньше" — кнопки выбора знака приращения выходного сигнала в режиме ручного управления;

U „, — напряжение внутреннего источяика питания, Р1, Р2, P3 — обмотки и контакты реле, R, Ср — резистор и р конденсатор интегратора ручного управления; -U„ опорные напряжения;

МКД вЂ” модуль компенсации дрейфа; Д, двуханодный стабилитрон; А1-Аб — операционные интегральные усилители

Н„, — высокоомный переменный резистор интегратора, С, — конденсатор интегратора U, — выходной сигнал интегратора (И-составляющая), К вЂ” общий коэффициент пропорциональности регулятора, U „„д — суммарный сигнал П-, И-, Д-составляющих закона регулирования, R, С вЂ” резистор и емкость апериодического звена (фильтра), U — выходной сигнал ограничителя, огр

Д2, Д3 —; -U „, -U ь — сигналы ограничения выхода интегратора ручного управления на нижнем и верхнем уровнях; t — сигнал рассогласования заданного и текущего значений параметра;К„ — электронный аналоговый ключ,, — длительность интервала усреднения в блоке 31;Х,, (t — ",,) сигнал Й, (Е), запаздывающий на время 7, .

Система состоит из разомкнутого контура управления по возмущению, замкнутого контура управления по отклонению, цепей самонастройки разомкнутого контура, цепей расчета и компенсации эквивалентного возмущения, приведенного к входу объекта па каналу управления. Основное внешнее возмущение Х (t) поступает на

1 первый вход объекта 7 и вход датчика 8, выход которого подключен к вторым входам блока 22 деления, первого 25 и второго 28 блоков умножения (фиг. 2). На первый вход измерителя 1 рассогласования поступает задающее BQ3+eAcTBve g(t). На третьи входы логических блоков 17-20 поступают сигналы заданий соответственно

С,, С,, Ст и С,. На первый вход первого логического блока 17 подается управляющий сигнал С. На третий вход объекта поступает неконтролируемое возмущение f(t). Замкнутый контур регулирования содержит последовательно соединеннь;е блоки 1-3,6 и 7, охваченные отрицательной обратной связью. Разомкнутый контур регулирования включает последовательно соединенные блоки 8, 10, 3, 6 и 7. Выходами замкнутого и разомкнутого контуров являются соответственно сигналы

v|(t) и U2,(t)

Разомкнутый контур работает следующим образом, В блоке 22 формируется сигнал от ношения величин, пропорциональных входным переменным, который через управляемый ключ 23 поступает в первый блок 24 памяти. Сигналы,, поступающие на первый и второй входы делителя 22, пропорциональны на практике (применительно, например, к области химической технологии) дозировкам соответственно реагента и сырья.

Поэтому отношение сигналов, поступающее в первый блок 24 памяти, пропорционально отношению доэировок реаген— та и сырья. Запись выходного сигнала блока 22 деления в первом блоке 24 памяти производится только в том случае, когда блок 9 самонастройки выдает управляющий сигнал С на открытие ключа 23. Выходной сигнал блока 24 памяти поступает в блок 25 умножения, в котором формируется выходной сигнал V,(t) разомкнутого контура. Таким образом, выходной сигнал датчика 8 умножается в блоке 10 на некоторую величину (коэффициент передачи блока 10), которая между актами самонастройки корректирующего фильтра 10 является величиной постоянной и хранится в блоке 24 ° При самонастройке блока 10 коэффициент передачи его изменяется скачкообразно, так как при наступлении состояния квазистатики новое отношение входных сигналов делителя 22 пропорциональнс» текущему соотношению дозировок реагента и сырья, пропускается чере > ключ 23 и запоминается в первом блоке 24 памяти. При работе системы все изменения величины Х,(t) будут в определенном соотношении, равном коэффициенту передачи блока 10, oòñëå—

»KHBGTbCH Pe H HH0 U,,(t), Таким образом, корректирующий фильтр 10 представляет собой пропорциональное звено с переменным коэффициентом передачи, которь|й имеет кусочно-постоянный характер. Работа блока 9 самонастройки (фиг. 2) . Блок 17 с. ужнт .для опреде— ления момента самонастройки. В блоках 18-20 проверяются у«.в »вия квазистатики объекта управления. Операции, 3949 »

1» выполняемые в блоках 17 — 20 описываютсяя cooòâeтс тl»p и »to формулами (1) (2) lU (t)+f „„(t)I v С„, lgY(t)l-. С, (3) 10 d (dY(t)j 1.. С з (4) где В,, В2, В3 настраивае ые пара метры регулятора. В результате акта самонастройки корректирующего фильтра 10 величина U, () определяется формулой

4(»

Причем переход системы в результате акта самонастройки корректирующего фильтра 10 на новое значение коэффициента его передачи не вызывает возмущения входного сигнала X(t) объекта 7. Действительно, при выполнении условий, проверяемых в блоках

17-20 системы, сигнал С открывает ключ 23, в результате чего сигнал

U(t) после суммирования с f(t) и вы55 читания из него в сумматоре 5 величины, определяемой выражением (б), проходи1 блок 22 деления, первый управляемый ключ 23, записьп ается в и

Сумма сит налов U, (t) и f,„(t) представляет собой реакцию замкнутого

1В контура системы и цепей компенсации на действие всех видов возмущений, изменяющих выход объекта. Если модуль указанной суммы сигналов, получаемый в блоке 1б, превышает некото20 рую заданную величину С, (формула (1)7 и при этом объект находится в состоянии квазистатики, т.е. выполняются условия (2) †(4), то управляющий сигнал С проходит первый 17, второй

2 .» 18, третий 19 и четвертый 20 логические блоки и поступает на управляющие входы первого 23 и второго 32 управляемых ключей. Одновременно сигнал

С поступает через второй вход в регулятор 2, где обнуляет интегральную составляющую сигнала V,() . Пусть для конкретности регулятор 2 реализует ПИД-закон регулирования, тогда

П„()=В, DY(t)+B, ) д Г(".)1т +

3 .» d дY(t)7

dt (5) 7 13 блоке 24 памяти, проходит первый блок

25 умножения и в виде сигнала V (c) поступает на второй вход первого сумматора 3. Операция обнуления И-составляющей приводит к тому, что условие, проверяемое в первом логическом блоке 17, не выполняется, в результате чего сигнал С не проходит логические блоки 17-20, и управляемый ключ 23 закрывается.

Таким образом, в первом блоке 24 памяти записано новое значение коэффициента передачи корректирующего фильтра 10. При этом выходной сигнал

U, (t) регулятора 2 уменьшен, а выходной сигнал V (c) разомкнутого конту— ра увеличен на И-составляющую выхода регулятора, имевшую место в составе

U,(c) перед моментом самонастройки.

Второй выход V „„() регулятора 2 определяется выражением (6), т.е. представляет собой ПД-составляющую сигнала U, (г.). Сигнал V« (c) вычитается в сумматоре 5 из сигнала U(t). Этим исключается двойное суммирование ПДсоставляющей выхода регулятора 2 в сумматоре 3 и, следовательно, возмущение входа объекта. Цепь, связывающая второй выход регулятора 2 с вторым входом сумматора 5, позволяет повысить точность работы системы за счет исключения возмущения входа объекта при адаптации фильтра 10, когда

ПД-составляющая U,(t) отлична от нуля, При дальнейшей работе системы вел личины U„(t) и f,„(t), как реакции соответственно замкнутого контура и цепей компенсации системы на отклонения Y(t) от задания, изменяются.

Когда модуль указанной суммы сигналов превзойдет заданную величину

С, производится анализ условий квазистатики объекта управления. При наступлении квазистатичного состояния выполняется следующий акт адаптации фильтра 10. Величины СО, С,, Сгу С3 являются априорно настраиваемыми параметрами блока 9. Изменение величины выходы регулятора 2 с течением времени характеризует изменение динамических характеристик канала управления и(или) внешних условий функционирования системы. Величина модуля суммы сигналов П„(С) и f „д (c) в состоянии квазистатики объекта 7 характеризует степень несоответствия управляющего сигнала X(t) величине

39494

3 5

Цепи компенсатора совместно с замкнутым контуром управления (фиг. 3) включают в себя блоки 26, 27, 29 и

30. Они являются основой компенсатора (фиг. 1 и 2), и в них выполняется

40 следующее: восстанавливается посредством блока 27 обратной модели вход объекта 7 из выходного сигнала объекта Y(t), определяется разность действительного X(t) и восстановленно45 ro X(t) входов объекта посредством сумматора 29. Полученный сигнал разности пропускается через блок 30 коррекции и суммируется с выходом регулятора с целью компенсации эквивалентного возмущения, приведенного к входу объекта по каналу управления. Модель объекта снимается по каналу

X(t)

-1-„-1- — утт)1 . Эта удобна тем, что, 1" модель, снятая по указанному каналу позволяет учитывать изменения обоих входных воздействий объекта X(t) и

X,(t). Выходом блока 27 обратной модели является сигнал оценки 1

2Р

30 основного контролируемого возмущения

X„(t) в текущих условиях функционирования системы, Лкт самонастройки фильтра 10 повышает качество компенсации на входе объекта возмущения

Х,(t) и, следовательно, качество работы всей системы в целом, так как часть возмущений, которая до этого проходила через объект, увеличивала дисперсию выходного параметра и нагружала обратную связь, будет скомпенсирована íà его входе.

Компенсатор 11 (фиг. 1 и 2) предназначен для определения и компенсации эквивалентного возмущения, приведенного к входу объекта по каналу управления. Эта система обеспечивает высокое качество регулирования выходного параметра в условиях воздействия контролируемых возмущений значительной интенсивности при нестационарности объекта по коэффициенту передачи. Однако в условиях высокого уровня неконтролируемых возмущений f(t) замкнутый контур этой системы, предназначенный в основном для борьбы с ними, может не обеспечить необходимого качества регулирования ввиду отсутствия как средств адаптации его характеристик к переменным условиям функционирования, так и цепей компенсации этих возмущений.

1339494 10

7, регулятора 2, блока 30 коррекции, блока 27 обратной физически реализуемой модели объекта, обратной идеальной модели объекта 7, блока задержки.

Передаточную функцию W (р) можно мр представить как л м >е) = — — -)-. >7)

Блок 28 умножения служит для получения иэ A(t) оценки входного воз\ действия X(t) объекта 7 °

Связь блока 31 с сумматором 5 служит для использования f (t) (скользящего среднего оценки эквивалентного возмущения) при адаптации коэффициента передачи корректирующего фильтра 10. Учет сигнала f(t), являющегося составной частью реакции объекта на все виды действующих на его выход возмущений, позволяет повысить качество адаптации коэффициента передачи разомкнутого контура.

Цепь, включающая блоки 31-33,предназначена для образования второго канала прохождения сигнала f(t) с целью исключения при самонастройке блока 10 возмущения им входа объекта. Связь выхода блока 30 коррекции с входом сумматора 4 предназначена для использования оценки эквивалентл ного возмущения f, (t) при определении необходимого условия адаптации, проверяемого .в блоке 17 (фиг. 2).Эта связь необходима, так как 1 „ (г.) является составной частью сигнала оперативной реакции цепей системы на изменения выхода объекта.

Введенные обозначения: G(p), Y(p), F(p) — изображения по Лапласу соответственно задающего воздействия

g(t) Bûõîäà объекта Y(t) и HPKQHT ролируемого возмущения Е, 1) (t)

W „(Р), W, (Р), W,(Р), W, (Р), W „, (Р), W „ (р), е 1 — передаточные функции, соответственно, идеального объекта (объекта без запаздывания), объекта

Wo (p) Wp(p) е G(p)+Wc6 (р тт >

ы„ (Р) = W (Р) e (9) Для удобства анализа условий получения эффекта от введенных в систему цепей компенсации исключена неадекватность передаточных функций объекта и модели, т.е. полагаем

W (Р)=И (Р).

Тогда W (p) W (p) = 1, (1 1)

Кроме того, для простоты сделано допущение: (13) (12) W„(p) = 1. (14) Подставим (7), (11) и (12) в (9) и (10):

10 где ) — запаздывание, отражающее инерционность физических процессов переноса и преобразования энергии.

Под идеальным объектом понимается объект без запаздывания.

Для реального объекта

11,(Р) = 1"1, (Р) е, (8) где — запаздывание объекта.

Для синхронизации в сумматоре 29 л сигнала X(t) и выходного сигнала блока 2б задержки при определении их разности время запаздывания блока

2„ 26 должно быть равно:

=де

Я

Для обоснования эффективности цепей компенсации в системе сравниваются

I > две структуры: первая, состоящая, из основного замкнутого контура (фиг. 1), и вторая, включающая зам— кнутый контур и основные цепи компенсатора 11 (фиг, 3).

С учетом выражения (8), ниже записана, в изображениях по Лапласу

35 зависимость выхода объекта через

его входы для обеих систем:

-p7

Woe (Р) W (p).e.

1+W, (p).Wq(p .e

ЛО

W,a >р) е ее.,е> ъ, ».,) е P Ã1-W (p) е Ч Г(р) р „„(р) — е-Г з) Woр (р) W (р) е

» е) р- >->, >,— > > е>

W,g (р) е е ° 1+2, >р Ы> >р) е- >" е

) W„(p) Wр,(р) е Р

1+W,> (р) W (р) е -Р" (1-е )W z (р) е

+ -. (Р

Т+))»»,> >р)>>, >р) е->

Из выражений (13) и (14) следует, что передаточные функции сравнивае12

1339494

1 . з 1 — — (sin (—

2 2 2 (16) Т! 1

3 3 и> (17) 7 1

Ы (—

3 (19) мых систем по каналу задающего воздействия g(t) одинаковы. Передаточные функции систем по каналу неконтролируемого возмущения f„ (t) отличаются на величину сомножителя (1

Г6 — е ), т.е. введение цепей компенсации уменьшает модуль частотной характеристики объекта по данному каналу в 11-е Р з1 раз. Цепи компенсации будут иметт эффективность, если л (1-е - 1 (1. (1S) В результате преобразования (15) следует, что где ы — частота колебаний.

Из (16) вытекает, что

Если в выражение (17) вместо ю подставить значение частоты среза ыс, то получается ограничение на время запаздывания, при соблюдении которо-. го цепи компенсации эффективны, что будет справедливо для всех частот в полосе пропускания объекта: и 1 ((18) с с выражение (18) показывает, что эффек— тивность цепей компенсации зависит от величины времени запаздывания объекта, которое, в свою очередь, ограничивается частотой среза объекта.

Наиболее эффективно использование цепей компенсации для объектов с небольшим временем запаздывания, работающих в низкочастотной области.

Последнее особенно наглядно, если (17) представить в виде

Предлагаемая самонастраивающаяся система комбинированного регулирования может быть реализована программно на базе любого УВК, например М-6000, СИ-2, агрегатного комплекса "Микродат" и т.д., если они имеются в составе АСУТП. Кроме того, рассматриваемую систему автоматического управления можно реализовать на базе технических средств государственной системы приборов и средств автоматизации.

Передаточную функцию W„,(р) можно представить в следующем виде:

И (р) = W (р) е -", (20)

5 т.е, блок 27 можно представить в виде совокупности двух последовательно соединенных блоков — блока идеальной обратной модели объекта и блока

10 задержки.

Пусть передаточная функция модели объекта W (ð) имеет следующий вид:

W (р) — ", (21) 1+а, р+а р + ..+а„р где К, а,, а„,...,а „вЂ” параметры передаточной функции модели объекта.

Передаточную функцию физически реализуемой обратной модели объекта можно записать в виде

1 Г а„ и (Р1= —, 1 + — Р +

1+р;

25 м 1 а а

22

ТТ 7е,T (+гс 5"

Структурная схема, реализующая выра30 жение (22) для n=3, представлена на фиг. 4.

Пусть W,(ð), Wz(p), W3(p), W„(p)

И (p), W < (p), W, (p) — передаточные функции соответственно звеньев 3435

36, 38, 39, 41 и 42 (фиг. 4), 1.

Причем W, (ð) = —; W (р) =а „; м

1+р", аг

V (р) = †; V (p) = ; ц (p)

7 р л ° аг 7 1+р, В схему моделирования вводятся

45 инерционные звенья 44-46 с переда,точной функцией

w(p) = (23)

1+p с

Схема (фиг, 4) примет другой вид

50 (фиг. 5). Определяется передаточная функция систЕмы, изображенной на фиг. 5, а полученное выражение обобщается.

Тогда выражение (8) для передаточной функции И (р) можно записать

h\ P в виде

1 Г 1

w (р)= — .. + мР К (1+pn п

М 1

13

1339494

14 а,р

71 + т-.

=. — (у-- ( (24) 1+а,р+...+a„p ).

Выражение м является передаточной функцией идеальной обратной модели объекта. Выражение (24) отличается от (25) на1 личием множителя Наличие

1+p ",)" большего числа малых постоянных времени можно учесть в виде постоянного запаздывания, равного сумме д этих постоянных времени. Тогда выражение (24) примет вид

1И (p) = Ы,, (p) е ", (26) где д = п

Таким образом, передаточная функция физически реализуемой обратной модели объекта может быть представлена аналитически в виде произведения передаточных функций идеальной обратной модели объекта и звена запаздывания. Выражение (26) является удобным для аналитических исследований, Кроме того, оно показывает, что реализация операций дифференцирования вносит запаздывание в соответствующий канал системы, Это запаздывание появляется автоматически при реализации выражения (11) посредством блоков реального дифференцирования (фиг, б), Логические блоки 17 — 20 можно реализовать, используя совокупность компараторов и управляемых ключей (фиг. 7), На входы компараторов пос— тупают сигналы заданий С,, С,, С

С> и переменные U «(t), дУ, (t), dY< (t), д 1 (t ), определяемые выражениями

0„(t) = IП, (t)+f „, (t)1; дУ, (e) = I д Y(t) I;

av,,(t) = la(v(c))); ьт,(г) = ((o ()jI

Выходные сигналы компараторов поступают на управляющие входы ключей.

На второй вход ключа 58 первого логического блока 17 подается сигнал

С, который поавляли тся на выходе четвертого логического блока 20, на выходе ключа 64 линн при одновременном соолюдении; условий проверяемых в компараторах 57, 9, 61 и 63„

В качестве блоков 24 и 33 памяти можно использовать устройства выбор— ки и хранения, в качестве блока 30 коррекции — инерционное звено первого или второго порядка.

Блок интегрирования на скользящем интервале можно реализовать на основе схемы (фиг. 8), где выход f(t) определяется как

f(t)= (f „, <в>ан, 0 где " — интервал интегрирования.

Рассмотрим пример операции обнуления И-составляющей выхода ПИ-регулятора при самонастройке корректирующего фильтра 10, поскольку она является нестандартной, Как видно из принципиальной схемы пневматического ПИ-регулятора (фиг, 9), для реализации операции обнуления интегральной составляющей ПИ-регулятора при самонастройке корректирующего фильтра 10 (фиг, 2) необходимо посредством клапана 74 (фиг. 9) соединить емкость 73 с атмосферой. Клапаном 74 управляет сигнал С (фиг. 1), при самонастройке корректирующего фильтра он поступает на клапан 74 (фиг. 9) и далее через некоторое время (определяемое инерционностью участвующих в обработке сигналов элементов системы) сигнал С в результате нарушения условия, проверяемого в блоке

17 (фиг, .2), становится равным нулю клапан 74 закрывается.

Для обнуления интегральной составляющей выхода регулятора (фиг.10) необходимо в схеме интегратора шунтировать конденсатор С,, находящийся в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя А, посредством электронного аналогового ключа

Кл. При самонастройке корректирующего фильтра 10 сигнал С (фиг. 2 и 10) поступает на управляющий вход указанного ключа, в результате чего происходит шунтирование конденсатора и выходной сигнал интегратора становится равным нулю, Через промежуток времени, необходимый для прохождения- сигналов по цепям корректирующего фильтра 10 и блока 9 само15

1 1394 С14

55 настройки, в результате нарушения условия, проверяемого в логическом блоке 17, выходной сигнал блока 9 самонастройки становится равным нулю, в результате чего ключ Кл (фиг. 10) закрывается и операция обнуления Исоставляющей завершается.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Самонастраивающаяся система комбинированного регулирования, содержащая измеритель рассогласования, регулятор, первый сумматор, первый второй и третий логические блоки, первый, второй и третий блоки выделения модуля, первый блок дифференцирования, датчик внешнего возмущения, блок деления, первый блок умножения, первый блок памяти, первый управляемый ключ и объект управления, выход которого соединен с инверсным входом измерителя рассогласования, прямой вход которого является входом системы, а выход измерителя рассогласования соединен с входами регулятора, первого блока выделения модуля и первого блока дифференцирования, подключенного выходом к входу второго блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом третьего логического блока, второй вход которого соединен с выходом второго логического блока, первый вход которого соединен с выходом первого блока выделения модуля, а второй вход второго логического блока соединен с выходом первого логического блока, первый вход которого подключен к выходу третьего блока выделения модуля, причем выход датчика внешнего возмущения подключен к первому входу первого блока умножения и к входу делителя блока деления, выход которого соединен с входом первого управляемого ключа, подключенного выходом к входу первого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, подключенного вторым входом к первому выходу регулятора, управляющий вход которого соединен с одноименным входом первого управляемого ключа, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности

20 5

45 системы, в нее дополнительно введены второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, блок задержки, блок обратной модели обьекта, второй блок ум— ножения, блок коррекции, блок интегрирования на скользящем интервале, второй управляемый ключ, второй блок памяти, второй блок дифференцирования, четвертый блок выделения модуля и четвертый логический блок, первый вход которого соединен с выходом третьего логического блока, второй вход четвертого логического блока соединен с выходом четвертого блока выделения модуля, подключенного входом к выходу второго блока дифференцирования, подключенного входом к выходу первого блока дифференцирования, выход четвертого логического блока подключен к управляющему входу регулятора и к управляющему входу управляемого ключа, подключенного выходом к входу второго блока памяти, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с входом объекта управления и с входом блока задержки, подключенного выходом к первому входу пятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, первый вход которого подключен к выходу блока обратной модели, вход которого подключен к выходу объекта управления, второй вход второго блока умножения соединен с входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с выходом третьего сумматора, подключенного первым входом к второму выходу регулятора, первый выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соеди— нен с входом третьего блока выделения модуля, а второй вход второго сумматора соединен с выходом блока коррекции, с вторым входом четвертого сумматора и с входом блока интегрирования на скользящем интервале, выход которого соединен с входом второго управляемого ключа и с вторым входом третьего сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого сумматора и с третьим входом четвертого сумматора, выход пятого сумматора соединен с входом блока коррекции.

133949

1339494

1339494 ние цели фце. 1Р

Составитель Е.Власов

Редактор В,Петраш Техред M.Ходанич

Корректор А.Тяско

Заказ 4218/36 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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