Бинарная система управления

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию существенно нестационарными .объектами и предназначено для управления с требуемым значением статизма свободным движением объекта, параметры которого и скорость их изменения произвольно меняются в известных orpaw ничейных диапазонах. Система содержит регулятор, состоящий из контура, обеспечивающего требуемые динамические характеристики процесса управления , и контура, отрабатывающего заданное значение статизма. Для компенсации статизма процесса регулирования , обусловленного нестационарностью параметров объекта, в регулятор дополнительно введены второй контур обратной связи с регулятором и второй контур координатно-операторной обратной связи с задатчиком динамических СВОЙСТВ. 1 ИЛ .(5 8

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1640 (рцg С 05 В 13/00

1, I

«1 ! л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ;Т ЕЛЬСТВУ

J управляющее воздействие, I 2,...n — переменные объекта, удовлетворяющие а;(t)/i = параметры условиям а ° »а (t) a, 1 — I — 1 а а;(й) а (2) + а,()у() = U(t), ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fMHT СССР (21) 4488106/24 (22) 02.09.88 (46) 07.04.91. Бюл. 1Ф 13 (72) Г.И.Авруцкий, С.B.Åìåëüÿíoâ, В.П.Иванов, С.К.Коровин и И.Г.Иамедов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1 126927, кл . G 05 В 13/02, 1984. (54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию существенно нестационарными объектами и предназначено для управления с требуемым значением статизма свободным движением объекта, параметры коИзобретение относится к автоматическому управлению. и регулированию существенно нестационарными объектами, параметры которых и скорость их иэменения произвольно изменяются в известных ограниченчых диапазонах.

Предполагается, что динамический объект управления моделируется нестационарным дифференциальным уравнением n-ro порядка (й (n-i)

Р: y (t) + a„(t)y ()+ ° ..+ где для каждого фиксированного о текущее время, t — начальный момент времени, y(t) — измеряемый (наблюдаемый) выход объекта, U(t) торого и скорость их изменения произвольно меняются в известных огра, ниченных диапазонах, Система содержит регулятор, состоящий из контура, обеспечивающего требуемые динамические характеристики процесса управления, и контура, отрабатывающего заданное значение статизма. Для компенсации статизма процесса регулирования, обусловленного нестационарностью параметров объекта, в регулятор дополнительно введены второй контур обратной связи с регулятором и второй контур координатно-операторной обратной связи с задатчиком динамических свойств. 1 ип.

+ где а,, а --известные минимальное и максимальное, соответственно, значения i-ro параметра; а,а. — известные ограничения скорости изменения i-го параметра.

Задач а управления с ос то ит в о тр аботке задающего воздействия у (t)

S управляемым выходом объекта у(С) с заданным значением статизма

164067 (х (t)() Д

t)t 1 где х1(t) = y(t) — у (t) — ошибка ре5 гулирования;

S : у (t) †известн задаю5 щее воздействие на объект; — длительность пео l0 реходного процесса;

0 — любая сколь угодно малая величина из любого началь- 15 ного состояния системы и при ограниченной величине и скорости изменения параметров объекта в указанных диапазонах (2), при конечных коэффициентах усиления в классе непрерывнык законов управления.

Цель изобретения — повышение точности системы при неизвестном характере изменения параметров объекта.

На чертеже представлена схема бинарной системы управления.

На схеме изображены последовательно соединенные объект 1 управле1 ния выходом которого является регулируемая координата y(t). а входом— управляющее воздействие V(t) и блок 2 сравнения, формирующий сигнал ошибки х (). Второй вход последнего соединен с выходом задатчика 3,вырабатывающего задание y+(t), а выход— с входами дифференциаторов 4, форми35 рующих производные х (й)...х„(й) от сигнала ошибки x((t) (координаты ошибки регулирования).

Выходы дифференциаторов 4 и блока 40

2 сравнения соединены через соответствующие первые усилители 5 с входами первого сумматора 6, выходом которого является ошибка (р(t) первого контура координатно-операторной об45 ратной связи (КООС), а через соответствующие модульные элементы 7 первого контура координатной обратной связи (КОС) — с входами вторых усилителей 8 ° Выходы последних подключены к соответствующим входам второго сум50 матора 9, выход которого подключен к входу первого умножителя 10. Выход сумматора б соединен с входом релейного элемента II, последовательно соединенного с интегратором 12, имеющим, ограничения по выходу. Выход интегратора 12 соединен с вторым входом умножителя 10. Вход второго модуль0

4 ного элемента 13 формирующего модуль от сигнала задания y (t),ïîäключен к выходу задатчика 3, а выход через третий усилитель 14 соединен с первым входом второго умножителя

15, его второй вход соединен через последовательно соединенные второй релейный элемент 16, входом которого является сигнал ошибки х<(С) с блока 2 сравнения, и второй интегратор 17 с ограничениями по выходу, выходом которого является сигнал-оператор g (t). Умножитель 15, выходом которого является сигнал управления

U6(t) контура координатной обратной связи, подключен к входу сумматора

18, к второму входу которого подключен умножитель 10 выходом которого является сигнал управления V () другого контура координатной обратной связи. Сигнал управления U(t.) с выхода сумматора 18 подается на вход объекта 1 управления.

Система работает следующим образом.

Контур, обеспечивающий устойчивос ть положения равно в есия объекта управления, работает следующим образом.

Выходной сигнал y(t) объекта 1 .управления сравнивается с сигналом у (t) задатчика 3 в блоке 2 сравнения. Полученный сигнал поступает на вход мОдульного элемента 7 1 а на входы остальных модульных элементов

7 ...7> — через соответствующие дифференциаторы 4 1. ° .4, с целью получения необходимой для управления информации о состоянии объекта. Сигналы с модульных элементов через соответствующие первые усилители 81... ...8 1 подаются на сумматор 9, с выхода которого сигнал подается на первый вход умножителя 10, выходной сигнал которого U>(t) подается на первый вход сумматора 18, с выхода которого сигнал U(t) подается на объект 1 управления.

Наличие интегрирующего блока 12 позволяет получить непрерывный сигнал U (t) .

Второй контур, обеспечивающий заданное значение величины установившейся ошибки процесса ре гулирования, функционирует следующим образом.

Пропорционально модулю величины задающего воздействия y (t ) блоками

13 и 14 второго контура КОС формиру5 164 ется дополнительная компонента управления, компенсирующая статическую ошибку управляемого процесса. В зависимости от соотношения ошибок регулирования x;(t) блоками 16 и 17 второго контура КООС формируется операторная переменная 9 (t) автоматически изменяющая параметры КОС.Иными словами, контур, формирующий компоненту управления QU>(t) обеспечивает инвариантность системы к возмущению, обусловленному наличием задатчика 3.

Интегратор 17 сглаживает сигнал управления U (t) .

Совокупность "динамической" U () и "статической" U (t) компонент ynh равления, подаваемых на сумматор 18, с выхода которого управляющий сигнал

U(t) подается на вход объекта 1 управления, обеспечивает решение поставленной задачи управления.

Результаты имитации бинарной системы управления, содержащей нестационарный объект 4-го порядка,показывает принципиальную невозможность решения прототипом сформулированной задачи управления.

Предлагаемая бинарная система управления обеспечивает решение поставленной задачи слежения и заданное качество процессов для рассматриваемого класса объектов.

Формула изобретения

Бинарная система управления,содержащая последовательно соединенI

0670 6 ные объект управления и блок сравне-. ния, суммирующий вход которого соедйнен с выходом задатчика, а выход— с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения соединены через соответствующие усилители первой группы с входами первого сумматора, а через соответствующие модульные элементы — с входами усилителей второй группы, вы; >ды которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход первого сумматора соединен через последовательно включенные первый релейный элемент пер) вый интегратор с ограничением с вторым входом первого умножителя, о тд> л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы при неизвестном характере изменения параметров объекта, в нее введены второй релейный элемент,,третий сумматор, усилитель, второй интегратор с ограничением и второй модульный элемент, вход которого подключен к выходу задатчика, а выход через усилитель соединен с первым входом второго умножителя, ко второму входу которого подключен через последовательно соединенные второй релейный элемент и второй интегратор с ограничением выход блока сравнения,выходы первого и второго умножителей подЗ5 ключены к соответствукщим входам третьего сумматора, выход которого подключен к входу объекта управления

1640670

Составитель А.Лещев

T«P C.Ìèãóíîâà

Редактор Г.Федотов

Корректор Л.Бескид

Заказ 1 264 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101.