Система с переменной структурой

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых могут изменяться в процессе работы. Регулятор позволяет устранить возникаемые из-за изменения параметров объекта автоколебания и тем самым обеспечивает высокую точность статических характеристик. Регулятор содержит элемент сравнения 1, усилитель 2, три блока памяти 3, 4, 5, инвертор 6, ключ 7, два сумматора 8, 12, дифференциатор 9, блок 10 формирования функции переключения, два реле 11, 14 и умножитель 13. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) ((() (я)э G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t (а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4608161/24 (22) 23.11.88 (46) 30.07.91. Бюл. ЬЬ 28 (71) Азербайджанское научно-производственное объединение "Нефтегазавтомат" (72) К.А. Рустамов (53) 62,50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1385123, G 05 8 13/02, 1988.. (54) СИСТЕМА С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ (57) Изобретение относится к системам

l автоматического управ ия ."и может.быть использовано в систе ахрегулировэййя объектами, параметры Ото@Их могут изменяться в процессе работы. Регулятор позволяет устранить возникающие иэ-за изменения параметров объекта автоколебания и тем самым обеспечивает высокую точностьстатическиххарактеристик. Регулятор содержит элемент 1 сравнения, усилитель

2, три блока 3 — 5 памяти,инвертор 6, ключ 7, два сумматора 8 и 12, дифференциатор 9, блок 10 формирования функции переключения, два реле 11 и 14 и умножитель 13. 1 ил, 1667003

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано, в частности, B системах регулирования объектами, параметры которых могут изменяться в процессе рабсты.

Цель изобретения — улучшение статических характеристик регулятора путем устранения автоколебаний.

На чертеже представлена функциональная схема регулятора с переменной структурой.

Система содержит элемент 1 сравнения, усилитель 2, первый 3, второй 4 и третий 5 блок памяти, инвертор 6, клгоч 7, первый сумматор 8, дифференциатор 9, блок 10 формирования функции переключения, первое реле 11, второй сумматор 12,. умножитель 13 и второе реле 14, блоки 4 и 5 памяти и сумматор 12 выполняют функции блока 15 непрерывно-дискретного интегрирования, объект 16 регулирования. Блок 10 формирования функции переключениг выполнен в виде суммирующего усилителя и умножителя.

Система работает следующим образом.

Принцип работы регулятора можно пояснить путем сравнения с регулятором, в котором сигнал компенсации U» формируется путем суммирования сигнала ошибки Х в моменты пересечения фазовой траектории линии переключения Я = 0 иэ области с SX«O в область с SXy > О. При оптимальном соотношении между угловым коэффициентом С линии переключения и коэффициентом усиления а, пересечение фазовой траектории линии переключения Я= О в указанном выше направлении возможно только при воздействии на систему возмущения (например, типа единичного скачка). Однако при нарушении оптимального соотношения между С и а, что может происходить при изменении параметров объекта, могут также возникать указанные пересечения, не связанные с наличием возмущения, и тем самым формирование ложных компонентов сигнала компенсации U», приводящих к возникновению в окрестности начала координат автоколебаний.

Если сигнал компенсации 4 формировать из суммы абсцис точек оси ОХ в момент перехода фазовой траектории иэ области с Х> Х2< 0 в область с Х1 Х2> О, то можно исключить возможные пересечения линии S =. 0 и формирование ложного сигнала компенсации 0», ибо пересечение фазовой траектории оси абсцис в указанном направлении имеет место только при действии скачкообразных возмущений (из-за смещения особой точки из начала координат) и не имеет места при любых изменениях параметров системы.

В устройсгве реализуется следующий алгоритм регулирования:

5 аХ при Vq:=+ 1, и

U =a/ Xi(m) + — аХ з при Ч = — 1, @ где а > 0 — коэффициент усиления регулятора — первый параметр настройки;

Х вЂ” екущее значение сигнала ошибки;

Xts -значение сигнала ошибки в момент изменения знака Vi = sign P> q V> =+ I на

V1 =-1;

X<(m) — значение сигнала ошибки в момент изменения знака;

V2 = 81Яп Р2 с Ч2 = -1 на Ч2 = +1 в N=M изменении-такте;

20 Р = ЗХ, Р2 = Х1 Х2 — функции переключения;

S = Х2+ СХ, — линия переключения;

Х2 — производная по времени сигнала ошибки Х ;

"-угловой коэффициент — второй параметр настройки.

Оптимальное значение С для некоторых ! типовых объектов Т р=- KU, T y)+ rp= KU, II 1 I

Tp+ p= KU, определяются соответственно

30 из выражений

T — 2аК вЂ” С =О,: — 2аК вЂ” 1 — С =0 1 1 -„ Т и — +aKln (— +1) — 1 =0, 1 С

Т а где Т, К-соответственно постоянная времени и коэффициент усиления объекта; р— выходная координата объекта.

На выходе элемента 1 сравнения на основании поступающей с обьекта и задатчи40 ка информации формируется сигнал ошибки

Х1= g — p, который подается на вход усилителя 2, На выходе последнего формируется сигнал управления а Х1, который подается на лервый вход сумматора 12 и на вход

45 блока 3 памяти, который при управляющем сигнале Vj =+1 работает как повторитель и входной сигнал a X> без изменения проходит на вход инвертора 6 и на информационный а вход ключа 7. При V< =-1 блок 3 памяти

50 переходит в режим запоминания и на его выходе формируется постоянный сигнал аХ,з, соответствуюший значению входного сигналааХ в момент перехода знака Ч1 с

V> =+1 на V> = -1. Выход блока 3 памяти через инвертор 6 и непосредственно соединсн соответственно с информационными б и авходами ключа 7, При управляющем сигнале Ч1 +1 ключ находится в нормально замкнутом положении "а", а при Y> ==-1 переходит в положение

16б7003 подается на вход второго реле 14, вЫходной сигнал которого описывается выражением

V2 = Sign Рг. Управляющий сигнал Vz одновременйо подается на управляющие входы блоков 4 и 5 памяти.

Таким образом, регулятор позволяет устранить возникающие из-эа изменения параметров обьекта автоколебания и тем самым обеспечивает высокую точность статических характеристик.

Составитель В.Пешков

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 2521 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

"б". Выходной сигнал с ключа подается на вход сумматора 8, выход которого является выходом регулятора.

Таким образом, статическая составляющая управляющего сигнала регулятора фор- 5 мируется по алгоритму иХ! при Ч! =+1, l

Uc=

)„— аХ!з = сопзт при V! = — 1 .

В блоке 10 формирования функции пе- 10 реключения на основании поступающей с элемента 1 сравнения информации Х! и с дифференциатора 9 — Х2 формируется сигнал переключения Р! = SXl, который подается на вход реле 11, выходной сигнал которого имеет вид V! = Sign Рь Управляющий сигнал

V! одновременно подается на управляющие входы блока 3 памяти и ключа 7.

Компенсация возмущений осуществляется блоком 15 непрерывно-дискретного 20 интегрирования, состоящего из блока задержки на такт, охваченного положительной обратной связью. Блок задержки на такт выполнен из последовательно соединенных сумматоров 12- и блоков 4 и 5 памя- 25 ти. Выходной сигнал блока 5 памяти подается соответственно на вход сумматора 8 и в качестве положительной обратной связи на вход сумматора 12, другой вход которого подключен к выходу усилителя 2. 30

При Vz =+1 второй блок 4 памяти работает в режиме запоминания, а третий блок

5 памяти — в режиме повторения. При Vz = -1 — наоборот, При укаэанном режиме работы блок 15 производит суммирование величи- 35 ны а Х!(гп), которые соответствуют значениям сигнала аХ! -в моменты перехода изображающей точки с области Vz = -1 в область с Vz = +1, т.е. в моменты удаления регулируемого параметра от заданного зна- 40 чения. При этом на выходе блока 15 формии руется сигнал компенсации u» = а,, Х (гп).

m =1

В умножителе 13 на основании поступа- 45 ющей с элемента 1 сравнения информации

Х! и с дифференциатора 9 — Xz формируется сигнал переключения Р2 = X! Х2, который

Формула изобретения

Система с переменной структурой, содержащая элемент сравнения, суммирующий вход которого является входом системы, а вычитающий вход подключен к

Выходу QCoGKTB регулирования, выход элемента сравнения подключен к входам усилителя и дифференциатора и к первому входу блока формирования сигнала переключения, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, выход усилителя подключен к информационному входу первого блока памяти. выход которого соединен с первым и через инвертор — с вторыми информационными входами переключателя, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход блока формирования сигнала переключения через первое реле соединен с управляющими входами первого блока памяти и ключа, выход усилителя — с первым входом второ"0 сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго блока памяти, выход которого подключен к информационному входу третьего блока памяти, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров, а выход первого сумматора подключен к входу обьекта регулирования, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью улучшения статических характеристик системы, в него введены умножитель и второе реле, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего блоков памяти, входы умножителя - с выходами элемента сравнения и дифференциатора, а выход умножителя подключен к входу второго реле.