Система регулирования объекта с запаздыванием

 

()9) (I I) (s1) 0 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СО)ОЗ COBFTCHHX

СОЦИА ЛИС ТИЧЕСН ИХ

),) РЕСПУБЛИН 4

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4142930/24-24 (22) 06,11.86 (46 ) 23,05.88. Бюл. М 19 (7!) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.П.Авдеев, Л.П.Мышляев, С.К.Коровин, В.И.Соловьев, А.Е.Кошелев, В.И.Сизиков, А.И.Катунин и Г.Я.Анисимов (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 699490, кл . С 05 В 13/02, 1978. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА

С ЗАПАЗДЫВА1!ИЕМ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и позволяет повысить точность регулирования. Система содержит последовательно соединеннь)е исполнительный блок 1, объект 2 регулирования, второй датчик 29, первый фильтр низкой частоты 30, первый блок 32 сравнения, дифференциатор 21, третий сумматор 17 другой вход которого подключен к входу дифференциатора 21, второй блок 14 определения модуля, первый блок 13 умножения, четвертый сумматор 12, другой вход которого подключен к выходу сумматора !7, сигнум-реле !I интегратор 10, выход которого подключен к другому входу блока 13, второй блок 9 умножения, третий блок 8 сравнения, первый масштабирующии блок 16, вход которого соединен с выходом первого сумматора 20, один из входов которого подключен к последовательно соединенным второму блоку 23 сравнения, второму масштабирующему блоку )9, второму сумматору 15 и второму входу блока

9, второй вход сумматора 20 соединен с вторым входом блока 23 и выходом второго экстраполятора 27. 1 ил, 1397875

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и может быть использовано в системах регулирования объектов с за- 5 паздыванием, параметры которых изменяются в ограниченных диапазонах и которые подвержены влиянию ограниченных по амплитуде неконтролируемых возмущений с нестационарными свой- 10 ствами .

Цель изобретения — повышение точнос ти ре гулир ования .

На чертеже представлена схема системы регулирования объекта с за- 15 паэдыванием.

Система регулирования объекта с запаздыванием содержит исполнительный блок 1, объект 2 регулирования, первый датчик 3, второй фильтр 4 ниэ- 20 кой частоты, блок 5 элементов 5-15-N задержки, первый блок 6 сумматоров 6-1-6-N, второй блок 7 сумматоров 7-1-7-N, третий блок 8 сравнения, второй блок 9 умножения, иитег- 25 ратор 10,сигнум-реле ll четвертый сумматор 12, первый блок 13 умножения, второй блок 14 определения модуля, второй сумматор 15, первый масштабирующий блок 16, третий сумматор

17, первый блок 18 определения модуля, второй масштабирующий блок 19, первый сумматор 20, дифференциатор

21, третий масштабирующий блок 22, второй блок 23 сравнения, первый блок

24 выбора минимального значения, первый экстраполятор 25, первый блок 26 выбора максимального значения, второй экстраполятор 27, второй блок 28 выбора минимального значения, второй 40 датчик 29, первый фильтр 30 низкой частоты, задатчик 31, первый блок 32 сравнения, первая 33, вторая 34, третья 35, четвертая 36 обратные модели объекта, второй блок 37 выбора мак-45 симального значения.

Первый 30 и второй 4 фильтры низкой частоты представлены, например, инерционными звеньями первого порядка.

Первый 25 и второй 27 экстраполяторы выполнены в виде реальных форсирующих звеньев.

Система регулирования объекта с запаздыванием работает следующим образом.

Бинарный регулятор, включающий контуры координатной и оперативной обратной связи, вырабатывает регулирующее воздействие для объекта, параметры которого изменяются в ограниченном диапааоне, Необходимые этому регулятору огибающие диапазона действующих на объект координатных возмущений косвенно оцениваются с запаздыванием и экстраполируются на текущий момент времени. Дпя этого сигнал об измеренном первым датчиком 3 регулирующем воздействии проходит через второй фильтр 4 низкой частоты, где подавляются измерительные помехи и производится усреднение на интервале

Д(, Ь< = — и запоминается в элементах и

5-1-5-N задержки блока 5 задержки, причем дà — диапазон изменений времени запаздывания объекта, à N — число разбиений интервала дТ, принимаемое в практических случаях равным 10-15.

В результате в блоке 5 задержки запоминается траектория регулирующих воздействий на интервале Дй возможных изменений времени запаздывания объекта регулирования, Запомненные значения используются для определения оценок образцовых регулирующих воздействий.

С целью определения расчетных корректировок запомненных регулирующих воздействий выход объекта измеряется вторым датчиком 29 и полученный сигнал поступает на первый фильтр 30 низкой частоты, в котором подавляются измерительные помехи, а затем вычитается из сигнала эадатчика 31 о заданном значении выхода объекта 2 регулирования. Сигнал об ошибке регулирования поступает на входы обратных моделей 33-36 объекта без учета запаздываний, структура которых одинакова, а параметры, в частности коэффициент передачи k и постоянная времени Т, выбраны следующие: для первой модели

33 k„„„, Т „„; для второй модели 34

T для третьей модели 35

k „,; T „„, для четвертой модели 36

Т „„ где мин и макс обозначают минимальное и максимальное значения соответствующего параметра, определяющие диапазоны его изменения. Из полученных на выходах обратных моделей

33-36 сигналов о корректировках регулирующих воздействий во втором блоке

28 выбора минимального значения выбирается сигнал с наименьшим значением

1397875

U(t) = (t) ((k (С)(+ мокс() м2

dy(t) — — — =

Для реализации выражений (1)-(3) во втором блоке 23 сравнения из сигнала Uvagr. с выхода второго экстраполятора 27 вычитается сигнал U Ф мин ормулаизобете с выхода первого экстраполято 25 р ния

35 сигнал о полученной разности умножа- Система ег ется на вели у 1/2 а- истема регулирования объекта с би е чину во втором масштау — запаздыванием, содержащая первый ирующем блоке 19,и подается на вто- фильтр низкой часто рой сумматор 15. В первом суммато е ильтр низкой частоты, первый экстра20 сигналы U u U атор ° первом сумматоре поля тор, первый сумматор первый алгебраически 40 датчик, блок элементов задержки поЭ суммируются, затем ревультирую и ов задержки, порующи следовательно включенные исполнительсигнал умножается в первом масштаби- ньгй блок о ект читается в т етьем б рой датчик, первый блок сравнения р локе 8 сравнения выходом соединенный ия ° из выходного сигнала второго блока 9 об а и с входом пе вой

P ратно модели объекта, а первым умножения о величине первого слагае- входом — с выхо ом мого выражения (1). Дт оп — с выходом задатчика, выход

Дт определения исполнительного блока соединен с вхосигнала об этом слагаемом сигнал об дом первого датчика, о т л и ч а— ошибке регулирования C(t) умножается в третьем масштаб ем о ющая ся тем что я,, с целью повыирующем блоке 22 шения точности системы, она содержит на коэффициент k,,определяется в

1 второи фильтр низкой частоты два первом блоке IS определения модуля б о а лока сумматоров, два блока выбо а сигнал о модуле этого произведения о, ра к минимального значения, два блока выкоторый подается на второй сумматор б

15. С ломо ью ора максимального значения, три обпомощью дифференциатора 21 и ых модели объекта, первый масштаратных мо третьего сумматора 7 вычисляется сиг- бир и б о нал б G(t) о выражения (3), а с помо1 7 ирующи лок, второй экстраполятор о второи блок сравнения, второй масштащью блоков с 10 по 14- решается диффе- б ющий ирующий блок, третий масштаб блок, первый блок определения модуля, а во втором блоке 37 выбора максимального значения — сигнал с максимальным значением. Эти сигналы алгебраически суммируются в первом 6 и во втором 7 блоках сумматоров с сигналами о запомненных значениях регулирующих воздействий и в итоге получается 2N сигналов об оценках образцовых решений, полученных с запаздыванием на различные интервалы времени из диапазона изменения времени запаздывания объекта 2 регулирования.

Из сигналов об этих оценках в первом блоке 24 выбора минимального значения выбирается сигнал о наименьшей оценке образцового решения, в первом блоке 26 выбора максимального значения — сигнал о наибольшей оценке образцового решения. Эти сигналы экстраполируются на время максимального запаздывания соответственно в первом

25 и в-ором 27 экстраполяторах на

Э выходе которых получаются сигналы об оценке нижней U и верхней мнн мокс огибающих приведенного координатнопараметрического возмущения в масштабе регулирующего воздействия. Сигналы с Г с Гм„н и 11 „, поступают на входы второго блока 23 сравнения и первого сумматора 20 бинарной части сис15 темы регулирования.

Функционирование бинарной части системы регулирования описывается выражением сигнал третьего блока 8 сравнения поступает на исполнительный блок !, 30 который реализует вещественное регулирующее воздействие на объект 2 регулирования.

1397875

Составитель А.Лащев

Редактор С.Пекарь Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 2269/46 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 второй сумматор, дифд еренциатор, третий сумматор, второй блок определения модуля, первый блок умножения, четвертый сумматор, сигнум-реле, интегратор, второй блок умножения и тре5 тий блок сравнения, выход второго зкстраполятора соединен с первым входом блока сравнения, выходом соединенного с входом второго масштабирующего блока, выход третьего масштабирующего блока через первый блок определения модуля соединен с первым входом второго сумматора, выход дифференциатора соединен с первым входом третьего сумматора, выходом подключенного через второй блок определения модуля к первому входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом четвертого сум- 2О матора, выход которого через последовательно сое иненные сигнум-реле н интегратор подключен к первому входу второго блока умножения, выходом подключенного х первому входу 25 третьего блока сравнения, выход которого подключен к выходу исполнительного блока, выход второго датчика соединен через первый фильтр низ-. кой частоты с вторым входом первого 30 блока сравнения, выход которого подключ ен к входам второй, третьей и четвертой обратных моделей объекта, третьего масштабирующего блока, диф-: ференциатора и rc второму входу ре 35 тьего сумматора, соединенного своим выходом с вторым входом четвертого сумматора, выход интегратора подключен к второму входу первого блока умножения, выход первого блока выбора минимального значения соединен через первый зкстраполятор с первым входом первого сумматора, выход которого через первый масштабирующий блок соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход первого блока выбора максимального значения соединен через второй зкстраполятор с вторым входом первого сумматора и вторым входом второго блока сравнения, выход второго масштабирующего блока соединен через второй сумматор с вторым входом второго блока умножения, выход первого датчика соединен через второй фильтр низкой частоты с входами блока задержки, выходы которого подключены к первым входам первого и второго блоков сумматоров, выходы обратных моделей объекта соединены с входами второго блока выбора минимального значения и с входом второго блока выбора максимального значения, выход которого подключен к вторым входам второго блока сумматоров, выход второго блока выбора минимального значения подключен к вторым входам первого блока сумматоров, выходы первого и второго блоков сумматоров соединены с входами первого блока выбора минимального значения и с входами первого блока выбора максимального значения.