Беспоисковая экстремальная система управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для экстремального управления и моделирования экстремальных систем. Целью изобретения является упрощение системы для объекта управления с передаточной функцией Wo(p) Ко/(р2Т2 + 2 Ј рТ + 1) и неизменными параметрами Ко и Т без снижения точности в условиях нестабильности амплитуды генератора гармонических колебаний , Система содержит соединенные в кольцо интегратор 1, генератор 2 гармонических колебаний, преобразователь 3 частоты со и блок 4 сравнения, а также объект 5 управления с экстремальной характеристикой 7W0Q to)/, два фиксатора 6 и 7 амплитуд гармонических сигналов, подключенных соответственно к входу и выходу объекта управления, и функциональный преобразователь 8. Режим удерживания экстремума определяется равенством сигналов Ui, U2 на входах блока сравнения и нулевом сигнале д на его выходе. В случае изменения параметра - степени затухания Ј, который при постоянстве коэффициента передачи Ко объекта по постоянной составляющей входного сигнала и постоянной времени Т играет роль внешнего возмущения, сигнал 6 становится отличным от нуля. В результате воздействия управляющего сигнала д О изменяется частота колебаний генератора до состояния, когда система возвращается К точке экстремума. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (м)5 G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4190951/63 (22) 04.02.87 (46) 07.02.92. Бюл. hh 5 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) Б.П.Рязанов и М.B.Ñòåïàíîâ (53) 61.50(088.8) (56) Петров Б.Н. и др. Принцип построения и проектирования самонастраивающихся систем управления. — M. Машиностроение, 1972, с. 208-213.

Рязанов Б.П. Способ беспоискового экстремального регулирования колебательного объекта второго порядка. — Известия .вузов. Приборостроение, 1985, т. ХХЧШ, М 8, с. 24-28, рис. 2, (53) БЕСПОИСКОВАЯ ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для экстремального управления и моделирования экстремальных систем.

Целью изобретения является упрощение системы для объекта управления с передаточной функцией Wo(p) = К0/(р Т + 2 (рТ+ 1) и неизменными параметрами К0 и Т без сни„„Я2„, 1711116 А1 жения точности в условиях нестабильности амплитуды генератора гармонических колебаний. Система содержит соединенные в кольцо интегратор 1, генератор 2 гармонических колебаний, преобразователь 3 частоты в и блок 4 сравнения, а также объект 5 управления с экстремальной характеристикой /Wo(j в)/, два фиксатора 6 и 7 амплитуд гармонических сигналов, подключенных соответственно к входу и выходу объекта управления, и функциональным преобразователь 8. Режим удерживания экстремума определяется равенством сигналов 0<, Ор на входах блока сравнения и нулевом сигнале д на его выходе. В случае изменения параметра — степени затухания ф, который при постоянстве коэффициента передачи Ко 3 объекта по постоянной составляющей входного сигнала и постоянной времени Т играет роль внешнего возмущения, сигнал д становится отличным от нуля, В результате воздействия управляющего сигнала д < 0 изменяется частота колебаний генератора до состояния, когда система возвращается к точке экстремума. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для экстремального управления и моделирования экстремальных систем.

Известен класс экстремальных объектов управления, у которых максимум амплитудно-частотной характеристики при воздействии внешних возмущений не совпадает с экстремальным обьемом, обеспечивающим его максимальную

; производительность, Для удержания режи; ма максимальной производительности используются автоматические самонастраивающиеся беспоисковые системы с искусственно создаваемой разностной функцией управления, Известны системы, в которых функцию управления формируют с помощью двух полосовых растроенных фильтров путем подстройки параметров одного из них (1).

Однако такие системы могут быть использованы лишь в случаях, когда заранее, известно неизменное положение экстре, мума.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой являются системы, в которых функция управления формируется с помощью нескольких вычислительных устройств, что позволяет находить и удерживать априорно неизвестное значение экстремума, дрейф которого определяется характеристическим параметром системы— степенью затухания (2).

Недостатки таких систем — неоправдан, но сложное их конструктивное выполнение, введение дополнительного стабилизатора амплитуды гармонических колебаний и ограниченное применение для отдельных типов объектов управления.

Целью изобретения является упрощения системы для объектов управлений с передаточной функцией Wo(p) = Ko/(ð2Ò2 +

+2 g рТ+ 1) и неизменными параметрами Ко и Т без снижения точности в условиях нестабильности амплитуды генератора.

Цель достигается тем, что в беспоисковую экстремальную систему управления. содержащую соединенные в кольцо интегратор, генератор гармонических колебаний, преобразователь частотыв в напряжение U1 по закону 01 = K> а и блок сравнения, а также объект управления с экстремальной характеристикой

I М/о(в)1,дрейфующей по оси частот при изменении его степени затухания (, подключенный к выходу генератора гармонических колебаний, вводятся два фиксатора амплитуд и функциональный преобразователь, причем первый вход функционального преобразователя через первый фиксатор амплитуд подключен к выходу генератора гармонических колебаний, второй вход функционального преобразователя через

5 второй фиксатор амплитуд подключен к выходу объекта, а выход функционального преобразователя, на котором формируется напряжение

О О Йте,}}

И где  — амплитуда выходного сигнала обьекта;

Во= КоА;

А — амплитуда сигнала генератора;

15 K2 — коэффициент. выбираемый из услоBI4A К2 K1/Т, соединен с вторым входом блока сравнения, На фиг.1 изображена функциональная

20 схема системы; на фиг.2 — возможные виды экстремальных характеристик объекта управления.

Беспоисковая экстремальная система управления содержит интегратор 1, генера25 тор 2 гармонических колебаний, преобразователь 3 частоты в, блок 4 сравнения, обьект 5 управления, фиксаторы 6 и 7,амплитуд гармонических сигналов соответственно на входе и выходе объекта

ЗО управления, а также функциональный преобразователь 8. При этом фиксаторы амплитуд гармонических сигналов могут строится, например, на базе амплитудного детектора, шунтируемого оптроном в качестве управ35 ляющего сопротивления. Функциональный преобразователь строится по известным принципам аналоговой техники, например, на базе операционного усилителя с нелийнейными обратными связями, реализук>ще40 ro заданную функцию преобразования.

Обьект управления описывается передаточной функцией

Wo(p) = Ко/(p Т + 2 (рТ + 1),, где Ко- коэффициент передачи по постоян45 ной составляющей;

Т- постоянная времени; — степень затухания.

Если параметры Ко и Т неизменны, то g

Меняется и играет роль внешнего возмуще56 ния. Возможный диапазон изменения Я определяется неравенством

О<(< /2.

Амплитудно-частотная характеристика объекта управления при этом имеет вид

j ВЩ а) К / (1 — Ю 2 Т 2 ) 2 + 4 g 2 в 2 Т 2 а ее максим м приходится на частоту ы =

2 (2 /Т. Максимальная производи1711116 тел ьность объекта уп равления и максимальное быстродействие при выходе на экстремум его характеристики достигают при использовании беспоисковой экстремальной системы управления. В качестве вели- 5 чин, позволяющих Однозначно сформировать разностную управляющую функцию д, выбирается частота входного сигнала и модуль комплексного коэффициента передачи. Нормированная с помощью 10 замены Q = в Т раэностная функция имеет вид дн И

@ о() Q) I г

Она прохо ит через нуль только на частоте

Q = 1 2 2 при любых значениях параметра ф.

В реальной экстремальной системе управления преобразователь 3 частоты рабо- 20 тает по закону 0> = К а = К1 Я/Т, где 01— коэффициент пропорциональности. В свою очередь функциональный преобразователь

В формирует ф

02 К2

В/А )

- Кг

В где  — амплитуда выходного сигнала объекта 5 управления;

Во КОА;

А- амплитуда входного сигнала обьекта управления;

К2- коэффициент пропорциональности. З5

Обращение выходного сигнала блока 4 сравнения в нуль на частоте вп1 д= 0> - Uz- K> Q /T - Кг Q "О дает условие реализации беспоискового экстремального регулирования

К2 K

Исходному состоянию устройства соответствует режима удержания экстремума.

При этом выходной сигнал блока 4 сравнения равен нулю, Выходная величина интегратора 1 неизменна и генератор 2 вырабатывает гармонические колебания с частотой йъ, Напряжения 01 и 02 равны.

В рабочем режиме изменения параметра g нарушается равенство напряжений 01 и U2. Полярность выходного сигнала д блока

4 сравнения определяется положением рабочей точки на характеристике объекта 5 управления, Если, например, изменение вызывало смещение абсциссы экстремума на частоту вг > в 1 (фиг.2), то из-за неизменности частоты в-в п1 в начальный момент времени амплитуда В возрастает и выполняет неравенство д - U - Uz < О. Получив эту информацию, интегратор 1 принуждает генератор 2 увеличивать частоту колебаний до тех пор, пока на частоте в" вша сигналы U > и Uz не сравняются. Движение к экстремуму с другой стороны характеристики определяется неравенством д > О.

Формула изобретения

Беспоисковая экстремальная система управления, содержащая соединенные в кольцо интегратор, генератор гармонических колебаний, преобразователь частоты в в напряжение U> по закону Ui - K> ви блок сравнения, а также объект управления с экстремальной характеристикой W((jN), дрейфующей по оси частот при изменении его степени затухания (, подключенный к выходу. генератора гармонических колебаний, отл и ч а ю ща я с ятем, что, с целью упрощения системы для обьектов упрощения с передаточной функцией Мо(р)

-Ко/(р Т + 2 (pT + 1) и неизменными параметрами КО и Т без снижения точности в условиях нестабильности амплитуды генератора гармонических колебаний, в нее введены для фиксатора амплитуд и функциональный преобразователь, причем первый вход функционального преобразователя через первый фиксатор амплитуд подключен к выходу генератора гармонических колебаний, второй вход функционального преобразователя через второй фиксатор амплитуд подключен к выходу объекта управления, а выход функционального преобразователя, на котором формируется напряжение

5(:; y1 где  — амплитуда выходного сигнала объекта управления;

Во= КоА;

А — амплитуда сигнала генератора;

Kz — коэффициент, выбираемый из условия Kz= К /Т, соединен с вторым входом блока сравнения.

1711116 авиа. 2

Составитель П. Фоминых

Техред.М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор И. Шмакова

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

Заказ 338 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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