Система автоматического управления нестационарным объектом

 

Изобретение относится к автоматике. Цель изобретения - обеспечение заданной динамической точности при управлении нелинейным многорежимным объектом. Система содержит элемент 1 сравнения, который подключен одним входом к задатчику 2, другим входом - к выходу объекта 3, выходом - к входу корректирующего устройства 4, выполненного в виде последовательно соединенных интегратора 5, М-1 интегросумматоров б/1-6/(М-1) и суммирующего усилителя 7. Вход интегратора 5 и один из входов всех интегросумматоров 6/1-6/(М-1) и суммирующего усилителя 7 подсоединены к выходу элемента 1 сравнения . Другой вход последних N-1 интегросумматоров 6/(M-N+1)-6/(M-1) подключен к выходу суммирующего усилителя 7, причем М и: 2N-1 и на единицу меньше, чем заданный порядок астатизма системы. Система снабжена нелинейным функциональным преобразователем 8 и N широкополосными фильтрами 9/1-9/N. Каждый 1-й фильтр 9 выполнен в виде М последовательно соединенных интегросумматоров I/1-I/M, второй вход каждого из которых подсоединен к вы

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s 6 05 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1 ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф».

>»

» (21) 4822689/24 (22) 07.05,90 (46) 23.08.92, Бюл.N. 31 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В,С,Елсуков (56) Авторское свидетельство СССР М 282480, кл. G 05 В 6/02. 1970.

Автоматика, 1988, М 5, с,70-74. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ

{57) Изобретение относится к автоматике.

Цель изобретения — обеспечение заданной динамической точности при управлении нелинейным многорежимным объектом. Система содержит элемент 1 сравнения, который подключен одним входом к эадатчику 2, другим входом — к выходу объекта 3, выходом — к входу корректирующего устройства 4, выполненного в виде последовательно соединенных интегратора 5, М-1 интегросумматоров 6/1-6/(М-1) и суммирующего усилителя 7, Вход интегратора 5 и один из входов всех интегросумматоров

6/1-6/(М-1) и суммирующего усилителя 7 подсоединены к выходу элемента 1 сравнения, Другой вход последних N-1 интегросумматоров 6/(М-N+1)- — 6/(М-1) подключен к выходу суммирующего усилителя 7, причем

М h 2N-1 и на единицу меньше, чем заданный порядок астатизма системы. Система снабжена нелинейным функциональным преобразователем 8 и N широкополосными Я фильтрами 9/1-9/N. Каждый 1-й фильтр 9 выполнен в виде М последовательно соединенных интегросумматоров 1/1-i/M, второй вход каждого из которых подсоединен к выходу последнего интегросумматора 1/M своего широкополосного фильтра 9/1, Третий вход первых M-i+1 интегросумматоров i/11/(M-1+1) каждого l-ro широкополосного фильтра 9/i подсоединен к задатчику 2, Четвертый вход первых М-l интегросумматоров

i/1-1/(N-!) i-го (1=1,2„„N} широкополосного фильтра 9/l подключен к выходу объекта 3, Первый вход первого интегросумматора 1/1 первого широкополосного фильтра 9/1 подключен к выходу интегратора 5, Первый вход первого интегросумматора J/1 каждого последующего )-ro ()=2,3„,, N) широкополосного фильтра 9/) подключен к выходу O-1)-го интегросумматора 6/(i-1) корректирующего устройства 4. Выходы последних интегросумматоров 1/M-N/M широкополосных фильтров 9/1-9/N и суммирующего усилителя 7 корректирующего устройства 4 подсоедииены к входам нелинейного функционального преобразователя 8, который выходом подключен к входу обьекта 3. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при проектировании систем автоматического управления нелинейными многорежимными объектами с иестационарными параметрами.

Цель изооретения — обеспечение заданной динамической точности при управлении нелинейным многорежимным обьектом, Поставленная цель достигается тем, что система автоматического упрвления нестационарным обьектом К-ro порядка, содержащая элемент сравнения, который подключен одним входом к задатчику, другим входом к выходу объекта, выходам ко входу корректирующего устройства, выпол- 1 ненного в виде последовательно соединенных интегратора, M-1 интегросумматоров и суммирующего усилителя, при этом вход интегратора и один из входов всех интегросумматоров и суммирующего усилителя 2 подсоединены к выходу элемента сравнения, другой вход последних N-1 интегросумматоров подключен к выхоцу суммирующего усилителя, причем M 2N-1 и иа единицу меньше, чем заданный поря- 2 док астатизма системы, снабжена нелинейным функциональным преобразователем, формирующим нелинейную функцию, обратную нелинейной функции объекта, и N широкополосными фильтрами, каждый из 3 которых выполнен в виде M последовательно соединенных интегросумматоров, второй вход каждого иэ которых подсоединен к выходу последнего интегросумматора своего широкополосного фильтра, третий вход 3 первых М-l+1интегросумматоров каждого

l-ro широкополосного фильтра подсоединен к задатчику, четвертый вход первых N-l интегросумматоров ro(i=-1,2„„, N) широкополосного фильтра подключен к выходу объекта, первый вход первого интегросумматора первого широкополосного фильтра подключен к выходу интегратора, первый вход первого интегросумматора каждого последующего )-го ()=2,3„.„N) широкополосного фильтра подключен к выходу (j-1)-го иитегросумматора корректирующего устройства, а выходы последних интегросумматоров широкополосных фильтров и суммирующего усилителя корректирующего устройства подсоединены ко входам нелииейного функционального преабразователя, который выходом подключен ко входу обьекта, 1-1а чертеже представлена блок-схема системы автоматического управления нвстационарным объектом.

Система автоматического управления нестационариым объектом содержит элемент 1 сравнения, который подключен одним входом к задатчику 2, другим входом к выходу объекта 3, выходом ко входу корректируюшего устройства 4, выполненного в виде последовательно соединенных интегратора 5, M-1 интеко росумматоров 6/1-6/(M1).и суммирующего усилителя 7, при этом вход интегратора 5 и один из входов всех интегросумматоров 6/1-6/(M-1) и суммирующего усилителя 7 подсоединены к выходу элемента 1 сравнения, другой вход последних N-1 интегросумматоров 6/(M-N+1)6/(M-1) подключен к выходу суммирующего усилителя 7, причем M 2N-1 и на единицу меньше, чем заданный порядок астатизма системы, нелинейный функциональный преобразователь 8 и N широкополосных фильтров 9/1-9/N, каждый l-й из которых выполнен в виде М последовательно соединенных интегросумматоров i(1-i)M, второй вход каждого из которых подсоединен к выходу последнего иитегросумматора i/M csoего широкополосного фильтра 9/l, третий вход первых M-1+1 интегросумматоров

1/1-ЯУ.-i+1) каждого l-ro широкополосного

1756861 фильтр 9/! подсоединен к задатчику 2, четвертый вход первых N-i интегросумматоров

1/1-l/(N — l) l-го ((=1,2,..., N) широкополосного 45 фильтра 9/l подключен к выходу объекта 3, первый вход первого интегросумматора

1/1 первого широкополосного фильтра 9/1 подключен к выходу интегратора 5, первый вход первого интегросумматора )/1 каждого 50 последующего )-го ()=2,3„... N) широкополосного фильтра 9/j подключен к выходу

{j-1)-го интегросумматора 6/(j-1) корректирующего устройства 4, а выходы последних интегросумматоров 1/M-N/M широкопо- 55 лосных фильтров 9/1-9/N и суммирующего усилителя 7 корректирующего устройства 4 подсоединены ко входам нелинейного функционального преобразователя 8, который выходом подключен ко входу обьекта 3, Математическое описание объекта управления и управляющего устройства системы можно представить в виде следу)ощих дифференциальных у),)авнений у =1(и уу„... у(д

5 где у, у„.„у — фазовые координаты объекта;

u — управляющее воздействие;

f(...) — нелинейная нестационарная фун- 10 кция, аналитическая относительно своих аргументов; уп, у,..., у — предписанные (N-1 требуемым уравнением движения системы („-"" -

<1„ >1нр "4р"(),Об,р j) - )+Е";р +"4р"(ХС;ф (р) .

jet

i 1 1 законы изменения ее фазовых коордиHBT (Ä,)

ln p jц (1,к)

20 ! (Nj ут требуемыи закон изменения N-й производной выходной величины 25

JT -.((1ЕЛ, р,4 4(j++Q. „)РИ М,Ч

)=4

В выражениях (2)-(4) через 9 обозначен 30 выходной сигнал задания задатчика 2, а через т) (l=1,2.„,N) и oj(j=1,2„,M) — постоянные параметры соответственно низкочастотной и высокочастотной части системы, При этом если в номинальной точ- 35 ке каждого из L возможных режимов работы многоре>кимного объекта управления линеаризовать нелинейные функции системы (1) и найти упрощенную передаточную функцию системы беэ учета прямых компенсиру- 40 ющих связей по сигналу задания. то можно записать характеристическое уравнение замкнутой системы для каждого из возможных режимов м+и

Ха, р =0 (! =1Л) (5)

r — o где ап(г=-1,2„„,M+N) — постоянные коэффициенты линеаризации, являющиеся функциями параметров системы г) и oj, Тогда значения параметров т) (l=1,2,..., N) и ц (j=1,2,..., M) можно выбрать из области их допустимь)х значений, которая ограничена следующими соотношениями между коэффициентами уравнений (5): г

4)rI 2а(г-1)(8(r+1)j (г=1,M+N-1;l=1,()

Система автоматического управления нестационарным обьектом работает следующим образом, При изменении выходного сигнала задания эадатчика 2 сразу же нарушается равновесие входных сигналов всех интегросумматоров 1/1-1/M первого широкополосного фильтра 9/1, первых М-)+1 интегросумматоров J/1-j/(M-j+1) каждого последующего j-ro (J=2, 3,...N) широкополос- . ного фильтра 9/) и элемента 1 сравнения, выходной сигнал рассогласования которого поступает на вход интегратора 5 и соответ-ствующие входы интегросумматоров 6/1б/(М-1) и суммирующего усилителя 7 корректирующего устройства 4, Но так как выходные сигналы интегратора и интегросумматоров не могут изменяться мгновен но, то в первый момент времени изменится только один из входных сигналов нелинейного функционального преобразователя 8— выходной сигнал суммирующего усилителя

7, Этот сигнал, пропорциональный требуемому значению N-й производной y> выходной управляемой величины, обусловит изменение выходного сигнала нелинейного функционального преобразователя 8 и, соответственно, выходной управляемой величины у, Одновременно с изменением выходной управляемой величины у системы будут изменяться и выходные сигналы интегратора и всех интегросумматоров управляющего устройства. При этом выходные сигналы последних интегросумматоров

1/М-N/Ì широкополосных фильтров 9/19/N будут изменяться по предписанным уравнением (2) законам изменения фазовых координат, а выходная величина у системы будет отсле>кивать изменение выходного сигнала g задатчика 2 с точностью до той ее производной, порядок которой равен порядку астатизма системы, При этом благодаря астатиэму неполная компенсация нелинейной функции объекта управления за

1756861

Составитель В, Елсуков

Редактор H. Лазаренко Техред M.Moðãåíòàë Корректор M. Максимишинец

Заказ 3087 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пройзводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 счет обратной нелинейной функции управляющего устройства, что может быть обусловлено, в частности, нестационарностью объекта, практически не сказывается на динамических свойствах низкочастотной части системы.

Таким образом предложенная система автоматического управления нестационарным объектом обеспечивает при управлении йелинейным многорежимным объектом заданную динамическую точность, Формула изобретения

Система автоматического управления нестационарным объектом И-ro порядка, содержащая элемент сравнения, который подключен одним входом к задатчику, другой входом к выходу объекта, выходом — к входу корректирующего устройства, выполненного в виде. последовательно соединенных интегратора, M-1 интегросуммэторов и суммирующего усилителя, при этом вход интегратора и один из входов всех интегросумматоров и суммирующего усилителя подсоединены к выходу элемента сравнени>, другой вход последних N-1 интегросумматоров подключен к выходу суммирующего усилителя, причем M 2N-1 и на единицу меньше, чем заданный порядок астатизма системы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения заданной динамической точности при управлении нелинейным многорежимным объектом, .она снабжена нелинейным функциональным преобразователем, формирующим нелинейную функцию, обратную нелинейной функции объекта, и N широкополосными фильтрами, каждый из которых выполнен в виде М. последовательно соединенных интегросумматоров, второй вход каждого из которых

10 подсоединен к выходу последнего интегросумматора своего широкополосного фильтра, третий вход первых М-1+1 интегросумматоров каждого i-ro широкополосного фильтра подсоединен к задатчику, 15 четвертый вход первых N-) интегросумматоров (=-го (i=1,2„„,N) широкополосного фильтра подключен к выходу объекта, первый вход первого интегросумматора первого широкополосного фильтра подключен к вы20 ходу интегратора, первый вход первого интегросумматора каждого последующего

)-го()=2,3,...,N) широкополосного фильтра подключен к выходу fj-1)-го интегросумматора корректирующего устройства, а выхо25 ды последних интегросумматоров широкополосных фильтров и суммирующего усилителя корректирующего устройства подсоединены к входам нелинейного функционального преобразователя, который вы30 ходом подключен к входу объекта.