Система управления

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и рег жированию и может быть и СП ОЛЬ 30 -.но для построения систем управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконтролируемых, возмущений . Система управления содержит задатчики, блок задержки, блоки сравнения , экстраполятор, объект управления , фильтры низкой частоты, сум- . матор, масштабирукнций блок, формирователь линии переключения с переменным наклоном, релейный блок с плавающей зоной нечувствительности переключающее реле, блок переключения структуры. Задача управлення заключается в обеспечении инвариантности выходной величины (сигнала) объекта управления от неконтролируемых возмущений . Система управления позволяет повысить точность регулирования при наличии существенно изменяюпихся неконтролируемых возмущений, особенно при их резком изменении, и повысить устойчивость системы за счет изменения структуры экстраполятора с упреждением при приближении регулируемой величины к заданию,причем в этот момент величина зоны нечувствительности большая. 1 ил. (/}

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

15И 4 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ гдеКТ—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4251 304/24-24 (22) 27.05.87 (46) 07.02.89. Вюл. № 5 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Великого Октября (72) И.Г.Литвинцев, А.Н.Карпов, А.С.тропи.: и А.Ф.Смольников (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР№ 718834, кл. 0 05 В 13/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1158975, кл. 0 05 В 13/02, 1985. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и рег" ированию и может быть использо -;но для построения систем управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконтролируемых. возмущений. Система управления содержит

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения систем управления техническими объектами, содержащими значи-тельные запаздывания и пбдверженными влиянию неконтролируемых возмущений.

Предполагается, что объект управления описывается моделью

„„ЯО„„! 456931 А 1 задатчики, блок задержки, блоки срав" нения, экстраполятор, объект управления, фильтры низкой частоты, сумматор, масштабирующий блок, формирователь линии переключения с переменным наклоном, релейный блок с плавающей зоной нечувствительности, переключающее реле, блок переключения структуры. Задача управления заключается в обеспечении инвариантности выходной величины (сигнала) объекта управления от неконтролируемых возмущений. Система управления позволяет повысить точность регулирования при наличии существенно изменяющихся неконтролируемых возмущений, особенно при их резком изменении, и повысить устойчивость системы за счет изменения структуры экстраполятора с "упреждением" при приближении регулируемой величины к заданию,причем в этот момент величина зоны нечувствительности большая. 1 ил.

2 коэффициент передачи; постоянная времени; время запаздывания; целое число, не превышающее в практических случаях 5.

Характеристики возмущений существенно изменяются на интервале времени Г . Задача управления заключает- . ся в обеспечении инвариантности вы ходной величины (сигнала) объекта управления от неконтролируемых aosмущений, 1456931

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На чертеже приведена блок-схема системы управления.

Система управления содержит задат чик 1, блок 2 задержки, первый блок

3 сравнения, экстраполятор 4, объект

5 управления, второй блок 6 сравнения, первый фильтр 7 низкой частоты, 10 второй фильтр 8 низкой частоты, третий блок 9 сравнения, третий фильтр

l0 низкой часФоты, четвертый блок 11 сравнения, сумматор 12, масштабирую" щий блок 13, формирователь 14 линии 15 переключения с переменным наклоном, релейный блок 15 с плавающей зоной нечувствительности, переключающее реле 16, четвертый фильтр 17 низкой частоты, второй 18 и третий 19 за- 20 датчики и блок 20 переключения структуры.

Чкстраполятор 4 и формирователь

l4 линии переключения с переменным наклоном реализованы на одинаковых 25 элементах, например в виде реального форсирующего звена с передаточной функцией

3п = — - 11+ l — W,I

+ (1-Ч ) j Fr.

Схема слоистого обращения оператора приближенно заменяет схему яв55 с „Р+!

V(1) = — "- ——

v р+!

30 где настройки „и Т„связаны соотношением „= 10Т„.

Система управления работает следующим образам, Выходной сигнал >(t) объекта 5 управления вычитается во втором блоке 6 сравнения из сигнала Т (1),пос% тупающега с выхода задатчика 1, и идет на первый фильтр 7 низкой частоты, где частично подавляется измерительная помеха. Сигнал 3У с выхода первого фильтра 7 низкой частоты идет на схему слоистого обращеK иия оператора - — — -- и на вход 45

\ Tl,+110 формирователя линии переключения с переменным наклоном. Выходной сигнал 8 U масштабирующего блока 13 приближенно равен сигналу, который может быть получен с применением яв- 50 ного обращения оператора. Сигнал

8U определяется выражением (оператор Р для удобства записи опущен) ного обращения. Точность приближения, определяется числом учитываемых членов ряда разложений. Для реализации операции обращения оператора выходной сигнал первого фильтра 7 низкой частоты преобразуется в первом слое схемы обращения оператора, а именно вычитается в третьем блоке 9 сравнения из выходного сигнала второго фильтра 8 низкой частоты, Сигнал о полученной разности с первого слоя идет на сумматор 12 и третий фильтр

10 низкой частоты. В четвертом блоке ll сравнения выходной сигнал третьего фильтра 10 низкой частоты вычитается из выходного сигнала третьего блока 9 сравнения и с второго слоя поступает на сумматор 12, где алгебраически суммируются сигналы с выходов первого фильтра 7 низкой частоты, третьего 9 и четвертого 11 блоков сравнения, Выходной сигнал сумматора 1 2 умножается на коэффициент 1 /K в масщтабирующем блоке

13, на выходе которого получается сигнал 3U. Аналогичным образом может быть построена схема слоистого обращения и для большего количества слоев, число которых определяется соотношением полезной составляющей и помехи сигнала.

Выходной сигнал 3 U масштабирующего блока 13 в первом блоке 3 сравнения алгебраически склапывается с выходным сигналом блока 2 задержки (задержанным на время, равное времени запаздывания объекта управления), и в результате получается сигнал об оценке образцового управляющего воздействия

1.! (t-") = 1 (--. ) + U(t)

В

Сигнал o6 U экстраполируется на время ь„экстраполятором 4 и подается на реализацию в объект 5 управления, Сигнал S(t) с выхода формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном, представляющим собой экстраполированное на время с.„ значение сигнала 8 X(t), поступает на вход релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности, на второй вход которого поступает сигнал о величине зоны нечувствительности.

На выходе релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности появляется логический сигнал

1456431

0 при i S(t)! — 5 (t)

1 при (S(t)I on(t), который подается ня блок 20 переключения структуры и переключающего реле 16, на второй вход которого подается сигнал о величине первой зоны нечувствительности,, я на третий — сигнал о величине второй зоны нечувствительности Ь, причем

Д, с

Переключающее реле 16 выполняет функцию аналогового мультиплексора, подключающего тот или иной вход переключающего реле 16 к входу четвертого фильтра 17 низких частот в зависимости от сигнала, поданного на первый (управляющий) вход, Величина зоны нечувствительности g(4) после четвертого фильтра 17 низких частот изменяется по закону

hJ1 + ТаР при P = 0

h(t)=

Ь/l + ТЬР при Р„= 1, т где знач ения g h, 7h P выбираются экспо-.риментяльно, Л.(t) нахоB промежутке Ь, 5(t) 6

В зависимости от значения логического сигнала с выходя релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности блок 20 ;ереключения . структуры формирует значение Т„ по закону

Т, приP =0

Т приР„=1, :причем Т, 0 Т и значения Т и Т подбирают ся экспериментально.

Эти значения устанавливаются в экстраполяторе 4 и формирователе 14 линии переключения с переменным наклоном. Если текущее значение сигнала S(t) на выходе формирователя линии переключения с переменным наклоном находится внутри зоны нечувствительности релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности, то сигнал на выходе блока 15 равен логическому нулю. Тогда величина зоны нечувствительности A(t) равна или приближается к,, а в экстраполяторе 4 и в формирователе 14 ли нии переключения с переменным наклоном устанавливается постоянная времени Т,, что соответствует меньшему быстродействии экстраполятора 4, При поступлении на объект такого возмущения, что величина S(t) на вы35

5

Е0

30 ходе формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном выходит из зоны нечувствительности, срабатывает релейный блок 15 с плавающей зоной нечувствительности и устанавливает меньшую величину постоянной времени Т экстраполяторя 4 и формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном. Одновременно по команде с релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности переключающее реле 16 подключает к выходу четвертого фильтра 17 низкой частоты -сигнал Ь с выхода третьего задатчикя, Величина зоны нечувствительности начинает увеличиваться до значения

После компенсации возм щения,когда величина S(t) no абсолютной величине становится меньше величины Д(1), происходит переключение параметра Т„ настройки экстраполятора 4 и формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном на большую величину Т<, к выходу четвертого фильтра

17 низких частот подключается второй задятчик 18 с меньшей величиной b,<, регулятор находится в "ждущем ре:жме .

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемая система управления позволяет повысить точность регулирования при наличии с5 щественно изменяющихся неконтролируемых возмущений, особенно при их резком изменении,при этом повышается устойчивость системы зя счет изменения структуры экстраполятора с "упреждением" при приближении регулируемой величины к заданию, причем в этот момент величина зоны нечувствительносI ти большая.

Формула изобретения

Система управления, содержащая задатчик, последовательно включенные блок задержки, первый блок сравнения, экстраполятор, объект управления второй блок сравнения и перт выи фильтр низкой частоты, выход задатчика соединен с другим входом второго блока сравнения, выход экстраполятора — с входом блока задержки, последовательно включенные второй фильтр низкой частоты, третий блок сравнения, третий фильтр низкой частоты, четвертый блок сравнения, сумматор и масштабирующий блок, выСоставитель В,Кузин

Редактор В.Данко Техред A.Kðàâ÷óê Корректор О.Кравцова

Заказ 7552/46, Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

7 145693 ход которого соединен с другим входом первого блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоты подключен к входу второго фильтра низкой частоты, второму входу суммато5 ра и через третий блок сравнения к другому входу четвертого блока сравнения и третьему входу сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности ре гулирования, введены второй и третий задатчики,блок переключения структуры, последовательно соединенные формирователь линии переключе- r ния с переменным наклоном, релейный блок с плавающей зоной нечувствительности, переключающее реле и четвер-.

l 8 тый фильтр низкой частоты, выход четвертого фильтра низкой частоты подключен к входу задания эоны нечувствительности релейного блока с плавающей зоной нечувствительности, выходы второго и третьего задатчиков подключены соответственно к первому и второму установочным входам переключающего реле, выход релейного блока с плавающей зоной нечувствительности через блок переключения структуры подключен к установочным входам экстраполятора и формирователя линии переключения с переменным наклоном, информационный вход которого подключен .к выходу первого фильтра низкой частоты,