Бинарная система управления
Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования и предназначено для автоматического управления вынужденным движением многостадийных динамических объектов, параметры которых в пределах стадии меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет управления объектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов. Система содержит объект 1 управления , блок 2 задатчиков, блек 3 сравнения , дифференциаторы 4, первые, вторые и третьи усилители 5, 8, 9, первый, второй и третий сумматоры 10, 6 и 11. модульные элементы 7, релейный элемент 12, инерционный фильтр 13, первый и второй умножители 14 и 15 пороговый элемент 16 сравнения, генератор импульсов 17, первый и второй счетчики 18 и 23, первый и второй дешифраторы 19 и 24, блок 20 элементов И, элемент ИЛИ 21. элемент 22 задержки. Идентификация стадии объекта осуществляется пороговым элементом сравнения 16. счетчиком 23, дешифратором 24 путем анализа измеряемых фазовых координат объекта . При этом дешифратор 24 формирует логический сигнал для перестройки блока 2 задатчиков. 2 ил. ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 В 13/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
О
Ql (21) 4778720/24 (22) 08.01,90 (46) 15.01,92. Бюл. И. 2 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Н.Лысогор, А.Э.Волосович и И.E.Tþтюн иков (53) 62 — 50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йю 1117587, кл. G 05 В 13/02. 1984.
Авторское свидетельство СССР
М 1146625, кл. G 05 В 13/02, 1985. (54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования и предназначено для автоматического управления вынужденным движением многостадийных динамических объектов, параметры которых в пределах стадии меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет упИзобретение относится к технике автоматического управления и регулирования и предназначено для автоматического управления вынужденным движением линейных многостадийных динамических объектов, параметры которых в пределах стадии меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах.
Изобретение ориентировано на многостадийные объекты, динамика которых описывается уравнением
„„ЯЦ„„ 1705802 А1 равления объектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, Система содержит объект 1 управления, блок 2 задатчиков, блек 3 сравнения, дифференциаторы 4, первые, вторые и третьи усилители 5, 8, 9, первый, второй и третий сумматоры 10. 6 и 11, модульные элементы 7, релейный элемент 12, инерционный фильтр 13, первый и второй умножители 14 и 15. пороговый элемент 16 сравнения, генератор импульсов 17, первый и второй счетчики 18 и 23, первый и второй дешифраторы 19 и 24, блок 20 элементов И. элемент ИЛИ 21, элемент 22 задержки, Идентификация стадии объекта осуществляется пороговым элементом сравнения 16, счетчиком 23, дешифратором 24 путем анализа измеряемых фазовых координат объекта. При этом дешифратор 24 формирует логический сигнал для перестройки блока 2 задатчиков. 2 ил.
Y"(t) + an(t)Y" (t) + ... + at(t) Y(t) = U(Yj (t)
V ft) (1) где Yj — задающее воздействие íà j-й стадии, причем У1 (t) = С1. при to 4 t
При этом С1, С2,...,С вЂ” известные константы, в моменты времени, соответствующие переходу с одной стадии на другую, тъ t2,...ь заранее не известны; a (t) — неизмеряемые
1705802 ((д
5 (1 (=5 пере")енные ар:! L:! ры,тг!(;е! та с изаестНblМИ (((1 -) I (,) 30 Нс)МИ ИЗМЕiiBHИ.) а(а,())=. B . i =- 1,и () где а(- - M3!)BGI-II(!c I .Gtt(TEIIE(b!.
Цел . ((рBBT!i li ьч с(! топ! а оГО печении дл ка»;дОЙ стади(! ра(генс(аа Y(t)=- Y ((), r,å. (S. в сведении к нулю ош )I.II pB! ó 1рог(ани(1, Задавав-(,,-ос) Сгр!. (л!! Е (!10(1 g(tt —.=, (t) - Y(t)
П Р ! Г Р О 3 а (i I -! I B (i b H bt Õ у i .. t 0 B tn ß )! t) С И стеме. и i,". .;...." (и,)() ).,""..ааиси" !Ости сво(1с -а, ".-а . 1;((Оесо((X(t) B за((«.кНУТОЙ С,1С(с.;1=: i, ".:.: Рва ",i(t) (i — 1,П) исходно-а (." ".«(а
} i;)l ОGi С . ":;. I)i(. !i)BI Е(10(:! (О
-сЕХНИЧОС Й:, О. .. аЛЯЕI :Я Э. (НГ)ГН l(t (.(!СТЕ;1-, : .::: :..., О()».,1,:,.:, .,(I!3(1 К(.ОРДИН() Н!) ", . (G!1 1 I i) it.1 "I (i1×BскОй с ), . (1 ) .,",! с(: чая(и сс,! (ржа(цая !
)Ослеi,pi:„! ь! ...,. Illii (; (.! !)вый сум(1аго!), (с-"(1";; ii ((:-л(((„! )т)раалеНИЯ И ()Л(°,. tii !И I . tGP )(1 (ir ОД (;0 ГОРОГО подк(:.ю:".::..., . . ь!кс ),:) 3 ада i((: I, i. э (-. (.;х()Д соедине !, .i!i:; д:11)((! .()(3(!(.((1а оров, IGäк/(!О !G . i . :,: : - I1!! и аых . дО!1 ())Ока раап(;н:I)I: е 3 Gu(()О! стаующие IQpBblB ус!,1",Л;!.!ТЕЛ!.1, с,к Д.-.,"n H; i! )G(0 С, i."(1)(Gp», а .!ЕРЕЗ GGGrB.. ГЛ а;(ОЩ О МОДУЛЬ! ЫЕ ЭЛЕМЕН I Û, ПОСЛЕЛ(t .I((: -I 0 СОГ ДИНЕ(!НЫЕ С COOT .:етс,((у%() „«, 1 «.:,".(Г II у(. !и)."!ями. — к
L)XE)$Brn GB! ()О! . C, к.к1 ! ОI)c!, Нi!ХО/1 0 Г()РО! 0
LJórnrnà;(: р-,. -. (.:, (-)!!I. 0(о элема(..B, - ., -.; д 1 ..; " I Jtåè (г)го к входу инер.! ()н(!с )л".,,, од кото,",G:G сoe"инен с атер!.:!, а .G..;ь, перьо(О glnножителя. ,,((>(ле (. (О с!!(I- ;.!.;я (,t» rnB у(,р )B(16н()я (. 0
ДЕ(.Х : ! ;; (с И ".. . . I; (B. ilt Г C! (t, liGi! . ННЫЕ .!ход .1 ; ...,?, : :.Gp )()1(. ьую!ц((х rno дульн, „;.,- г ., а (-.)дл:1;, к BxGBBM ! ОСТЬ, i, . (с (Г(Г), °, (:Ь, ХОД t G f G, ii (i СС(. ДИ ! C:, С:. I.., .. - ф ГО)-,tf G /:". !0 КИ(с)ЛЯ, ! i0QBi .! E,., Г )Т: ..; 0 .(. =:)", 1 (: ! (, BLIXO+0(s (! Р((О:.. . G., .;,i, -, (од !. «ходо(1BTG р.>„ u C )
}(! ),- Н, 1,,,,(С(сьъ! ЯВЛЯЕТСЯ (! УI. It,; i, . t, " I .:а, 1 (е(! J(ь, СОС i Ot)
Ща)1» i<, i .0„ iE:iii Я f" IG!OCTB
ДИ "i(i! .« . с. . ((1. GI(Ис.с! t!Bс.(1b!М!1 (.(Е„Ь.С,.- t i H Л ЕГ: :ЭСШИОЕ!!и(. ТУ! . (.!Ь I, I! !.ГК )03:107 .НОСТЕ(1 < ИСТЕ" мь! э) ..10(.!(!. )!.((ь !.!) 0(эьеп, (ями С
ИЗ(.,,.сЕ(. Ь .::0 t !)-)rnе (И КУСОЧНО-ПO(.TO)IHН ЫМ Задс" t !"; С !sG I*; I.L СТНЭ Г! ДЛИТЕЛЬНОЕТ: ГО t.yG! )- ()GTG (I!1!ii, . !1H) BPBB)IOB, По(.гс .: Э)) I(".-I,,I,ОСТ(1ГаЕТСЯ ЕМ, Что г ..,, „.Ii- !у(о Гослсдоаа)ельнс .0 ди(,,"- - :. Г р.-:::-;! !",.-!! Ор. 0(-.раый умНО,-;I!Г с, „,, ), СЛ(. (!. -i И ОЛОК СОаВНЕ ,р, I; )i,i!() со -д,1!1- (1,", входами ,: .,!. );е(,. н :-;)», Гр,(Г(!) (, аь(, Одb! кстоt)
10 с, 20
1 ,);! рых и выход блока сравнения подключены через соответствующие усилители первой группы к входам второго сумматора и через соответствующие модульные элементы группы к входам соответствующих усилителей второй и третьей групп, выходы которых подключены к входам первого и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора соединен с входом релейного элемента, подключенного выходом к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя и с первым входом второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход соединен с соответствующим входом второго сумматора, введены элемент задержки, последовательно соединенные Г)ороговый элемент сравнения, (енератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, блок элементов И, элемент ИЛИ, второй счетчик, второй дешифратор и блок задатчиков кон гура, соед!"ненный вь(ходом с суммирующим входом блока сравнения, выход которого подключен к сигнальному входу порогового элемента сравнения, соединенного выходом со своим входом блогировки, выход элемента ИЛИ соединен с входом блокировки генератора импульсов, входом обнуления ервого счетчика и через элемент задержки с входом разблокировки порогового элемента сравнения. группа выходов второго дешифратора соединена с дру им входом блока элементов И, На фиг,1 представлена структурная схема амкнутой системы управления; на фиг. 2— пг)едложенная система управления, Система содеожит (фиг.1) объект 1 управления, блок задатчиков 2 с выходным сигналом Vi (t) = а), j = 1,k, регулятор 3 конS тура координатной обрэтной связи (КОС), формирую!ций сигнал управления U(t), блок
4 обнаружения границ стадий, формирующий логический сигнал j и образующий с блоком задатчиков 2 контур координатно;труктурной обратной связи (КСОС), задатчик
5 контура координатно-параметрической обратной связи {КПОС) с выходным сигналом Х (t), регулятор 6 контура КПОС, формиS рующий сигнал,и(т), регулятор 7 контура параметрической обратной связи (ПОС). формирующий сигнал -с((t). определяющий оператор динамического задатчика 5. При ис((ользовании КОС, КПОС и ПОС получаетс)) схема с элементами 1-5, 5 — 7. В таких с 1стемах не представляется возможным управлять классом обьекта с изменяемым во
1705802 времени кусочно-постоянным заданием.
Кроме того, неизвестная длительность кусочно-постоянных интервалов не позволяет применить для решения поставленной задачи программно перестраиваемый блок эадатчиков. В связи с этим в систему вводится контур координатно-структурной обратной связи (КСОС), предназначенный для перестройки блока задатчиков е зависимости от стадии объекта. Идентификация стадии объекта осуществляется блоком 4 обнаружения границ стадий путем анализа измеряемых фазовых координат объекта и формировании логического сигнала ) для перестройки блока задатчиков. В результате введения в систему КСОС получается схема, представленная на фиг.1, Система (фиг.2) содержит объект 1 управления, блок 2 задатчиков контура КОС регулирующий сигнал Yj (t), блок 3 сравнеS ния, дифференциаторы 4, первые усилители
5, второй сумматор 6, модульные элементы
7, вторые и третьи усилители 8 и 9, первый и третий сумматоры 10 и 11, релейный элемент 12, инерционный фильтр 13, первый и второй умножители 14 и 15, пороговый элемент 16 сравнения, генератор импульсов
17, первый счетчик 18, первый дешифратор
19, блок 20 элементов И, элемент ИЛИ 21, элемент 22 задержки, второй счетчик 23, второй дешифратор 24.
Работу предлагаемой бинарной системы рассмотрим сначала для динамической части системы (блоки 1, 3, — 15), а затем логической части (блоки 2, 16-24).
Динамическая часть бинарной системы функционирует следующим образом. Сигнал Yj (t) с блока 2 эадатчиков сравнивается с сигналом с выхода объекта 1 управления в блоке 3 сравнения. Сигнал с выхода блока 3 сравнения X(t) - У1 (t) - Y(t) поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 71, а на входы остальных модульных элементов 7г, 7з„...7n через дифференциаторы 41 42,".,4„1 соответствующих порядков, сигнал с выхода блока 3 сравнения и сигнал с выходов дифференциаторов
41, 42,.„,4л-1ЧЕрЕЗ СООтВЕтСтеуЮщИЕ ПЕРВЫЕ
Усилители 51. 52„„,5л подаютсЯ на втоРой сумматор б. Полученная на выходе второго сумматора линейная комбинация сигнала ошибки X(t), его (и-1)-й производной и сигнала с выхода второго умножителя 15 является ошибкой координатно-параметрического контура o(t), она подается на вход релейного элемента 12, а сигнал с выхода релейного элемента 12 — на вход инерционного фильтра 13, выход которого ф1) является непрерывным гладким сигналом, колебания
55 которого обусловлены изменением параметров объекта, сигнал поступает на второй вход первого умножителя 14 и на первый вход второго умножителя 15. Выходные сигналы модульных элементов 71. 72,....7> преобразуются на соответствующих вторых 81, 82,...,8п и третьих 91, 9г...„9o усилителях, выходы которых суммируются соответственно на первом 10 и третьеч 11 сумматорах,с выхода третьего сумматора 11 сигнал поступает на второй вход второго умножителя 15, в результате линейная комбинация координаты ошибки X(t) и ее производных умножается на сигнал,и(1) и результат умножения подается на вход второго сумматора 6, пол,ученная на выходе первого сумматора 10 линейная комбинация ошибки и ее производных подается на первый вход умножителя 14, на второй вход которого подан сигнал
ic(t), в результате умножения образуется сигнал управления U(t), который подается на вход объекта 1 управления.
Логическая часть бинарной системы функционирует следующим образом. В исходном состоянии на первом выходе второго дешифратора 24 присутствует единичный потенциал, на остальных выходах — нулевые потенциалы, а на выходе блока 2 задатчиков — задающее воздействие Y1 (t), СоответствуS ющее первой стадии объекта 1 управления. э
Как уже отмечалось, сигнал X(t) = Y (t) - Y(t) с выхода блока 3 сравнения поступает на вход порогового элемента 16 сравнения. где он сравнивается с нулем. В случае, если X(t)
= О, на выходе порогового элемента 16 сравнения появляется единичный сигнал, который поступает на вход блокировки элемента
16 сравнения и на вход запуска генератора импульсов 17. При этом элемент 16 сравнения прекращает свою работу, а с выхода генератора 17 импульсы начинают поступать на вход первого счетчика 18, код с выхода которого поступает на вход первого дешифратора 19. B случае поступления с генератора 17 определенного количества п1 импульсое, соответствующего продолжительности первой стадии, на первом выходе дешифратора 19 появляется сигнал, который поступает на первый вход первого элемента блока 20 элементов И. на втором входе которого присутствует "1" с первого выхода второго дешифратора 24. При этом с первого выхода блока 20 элементов И единичный сигнал поступает через элемент
ИЛИ 21 на вход обнуления счетчика 18, на вход блокировки генератора 17. на вход второго счетчика 23 и на вход элемента 22 задержки. Генератор 17 прекращает свою работу, счетчик 18 обнуляется, счетчик 23
1705802
40 срабатывает по переднему фронту и его содержимое увеличивается на единицу. Код с выхода счетчика 23 поступает на вход дешифратора 24, на втором выходе которого появляется единичный потенциал, который поступает на второй вход второго элемента блока 20 3II8M8HT08 И III N8 ВтОрой 8хо4 6IIoка 2 зад8тчиков. В соотВетствии с ВхОДным сигналом блок 2 задатчикоэв изменЯетсЯ задающее Воздействие с Yi (t) на У2 (т), которое поступает на вход блока 3 сравнения.
При этом единичный потенциал через элемент 22 задержки поступает на вход разблокировки элемента 16 сравнения, который с этого.момента возобновляет свою работу.
Таким образом осуществляется переход на вторую стадию объекта 1 управления. В дальнейшем работа системы происходит аналогично.
Технико-экономический эффект предлагаемой бинарной системы с KOC, KflOC, ПОС и KCOC заключается в Воэможности управления обьектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, это ебеспечивает адаптацию бинарной системы к действию неконтролируемых координатных и параметрических возмущений и позволяет сократить длительность каждой стадии технологического процесса, следовательно. и длительность всего технологического процвсса 8 целом. Кроме того. формирование задающего воадействия в зависимости от стадфи технологического процесса позволяет A08hlcHTb качество целевой продукции.
Формула изобретения бинарная систем8 управления, содержащая последовательно соедюненные па рвый сумматор, первый умножитель, Объект уеравления и блок сравнения, выход котоS
35 рого соединен с входами дифференциаторов группы, выходы которых и выход блока сравнения подключены через соответствующие усилители первой группы к входам второго сумматора и через соответствующие модульные элементы группы к входам соответствующих усилителей второй и третьей групп, выходы которых подключены к входам первого и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора соединен c еходом релейного элемента, подключенногo выходами к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя и с первым входом Второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, э выход соединен с соответствующим входом второго сумматора, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей системы ээ счет управления обьектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, она дополнительно содержит элемент задержки, последовательно соединенные пороговый элемент сравнения, генератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, блок элементов И, элемент
ИЛИ, второй счетчик, в орой дешифратор и блок зэдатчиков контура, соединенный выходом с суммирующим входом блока сравнения, выход которого подключен к сигнальному Входу порогового элемента сравнения, соединенного выходом со своим входом блокировки, выход элемента ИЛИ соединен с входом блокировки генератора импульсов, входом обнуления первого счетчика и через элемент задержки с входом раэблокировки порогового элемента сравнения, группа выходов второго дешифратора соединена с другим входом блока элементов И.
1705802
Puz 2
Составитель В.Л ысогор
Редактор H. Каменская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова
Закаэ 193 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101
