Система автоматического регулирования по интегралу компенсирующего воздействия

Система автоматического регулирования по интегралу компенсирующего воздействия относится к автоматическому управлению и может быть использована при регулировании объектов с переменными параметрами. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности. Сущность заявленного изобретения заключается в том, что регулятором вычисляется необходимая "работа" (определенный интеграл с момента текущих значений до момента заданных значений) от "активного" воздействия ("мощности") регулирования. Для повышения быстродействия идентификации в вычислитель динамических характеристик вводится объединитель дифуравнений и вычислитель корней характеристического уравнения. Возникающие при этом помехи сглаживаются усредняющим идентификатором. В системе обеспечивается отсутствие перерегулирования даже при колебательных свойствах объекта за счет форсирующего воздействия, создаваемого на входе объекта, и предупредительного контроля следящего "пассивного" воздействия. 4 ил.

 

Заявленное изобретение относится к автоматическому управлению и может использоваться для поддержания регулируемого параметра объекта с максимальной точностью при изменении его заданного значения или возмущающих воздействий.

Известны линейные регуляторы /1/, которые включают вычитатель, на входы которого подключены выход объекта регулирования и вход задания системы, находится разница между заданным значением регулируемого параметра и текущим значением. Недостаток П-регулятора в том, что при действии возмущающих воздействий (например, изменении нагрузки) появляется статическая ошибка.

ПИ-регулятор включает в себя интегратор (рассогласования в текущем времени), что позволяет компенсировать статическую ошибку. Недостаток этого регулятора в том, что при увеличении быстродействия (увеличении коэффициента усиления) возникает проблема с перерегулированием. ПИ-регулятор создает дополнительно запаздывание и при большом постоянном времени объекта возникает недопустимо большой момент внутреннего запаздывания системы формирования регулирующего воздействия.

ПИД-регулятор обеспечивает быструю компенсацию в начальный период возникновения ошибки, но по мере уменьшения нарастания ошибки получить эффективного, быстрого и точного регулирования в объектах с большим запаздыванием невозможно по той же причине, что и в ПИ-регуляторах.

Если параметры объекта заранее не известны или они могут изменяться, то для настройки параметров регулятора возникает необходимость идентификации.

Известны замкнутые системы автоматического регулирования, в которых параметры объекта определяются естественным наблюдением /2, стр.267/, идентификация осуществляется параллельно режиму регулирования. Недостаток этих устройств в неточности идентификации и большой затрате времени, что не допустимо при быстроменяющихся параметрах объекта.

Известны системы автоматического регулирования (2, стр.269-277; 3, стр.233-244), создаются идентифицирующие воздействия, форма изменения этого воздействия заранее известна. Недостаток этих систем в том, что к форме изменения этого воздействия предъявляются специальные требования, которые совместить с реальными условиями технологического режима бывает затруднительно.

Известны системы автоматического регулирования /4/, включающие последовательно соединенные вычислитель интеграла компенсации (совокупность элементов, вычисляющих необходимое компенсирующее регулирующее воздействие), формирователь общего регулирующего воздействия, исполнительное устройство, объект регулирования, вычислители динамических характеристик у параметров на входе и выходе объекта, а также делитель блок памяти и таймер. При этом вычислитель интеграла компенсации (ПИ-регулятора) включает вычитатель, определяющий ошибку, а вычислитель динамических характеристик включает последовательно соединенные дифференциатор и вычислитель коэффициентов при слагаемых общего решения дифуравнения. Недостаток этой системы в том, что интегратор в реальном времени текущей ошибки регулирования с плавным нарастанием, формируя регулирующее воздействие, вносит запаздывание, которое ограничивает возможности этого регулятора.

А известный вычислитель динамических характеристик объекта (входящий в эту систему), включающий дифференциатор и вычислитель коэффициентов, не предусматривает определение корней (формирующих постоянные времени внутреннего запаздывания объекта) характеристического уравнения передаточной функции объекта без дополнительных испытательных режимов, проводимых в подготовительный период, перед каждым циклом идентификации коэффициентов.

При этом если объект содержит не только внутренние (Т, I...), но и внешнее запаздывание (-τ), то помимо делителя (осуществляющего поиск переходной характеристики объекта делением сигнала с выхода на сигнал со входа объекта ) известная система включает блок памяти и таймер (формирующий модель внешнего запаздывания объекта). Недостаток известной системы в том, что определение запаздывания возможно только при наличии специального входного калиброванного воздействия, фиксирующего узнаваемость запаздывания на выходе объекта. Поэтому в рабочем режиме при часто меняющемся внешнем запаздывании известную систему регулирования использовать нельзя. А следовательно, поиск неизвестных внутренних запаздываний (Т,...) в текущем рабочем режиме регулирования (когда входное воздействие на объект не совместимо с калиброванным входным сигналом) также не возможен из реальных математических приемов (выводов).

Задача заявленного изобретения заключается в повышении быстродействия и точности регулирования за счет совершенствования алгоритма формирования регулирующего воздействия и за счет своевременной и точной идентификации параметров объекта регулирования.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в устройство, включающее последовательно соединенные вычислитель интеграла компенсации; формирователь регулирующего воздействия, исполнительное устройство, объект регулирования, два вычислителя динамических характеристик, один из которых подсоединен к входу объекта, а второй к выходу объекта, делитель, блок памяти, таймер. При этом вычислитель интеграла компенсации включает вычитатель, а вычислитель динамических характеристик включает вычислитель коэффициентов и дифференциатор, дополнительно введены отделитель дифференцируемых слагаемых, два накопителя данных, блок сравнения, в вычислитель интеграла компенсации введены неопределенный интегратор, сумматор текущих значений, сумматор заданных значений. В вычислитель динамических характеристик введены объединитель дифуравнений через дополнения, вычислитель корней. При этом вход задания нерегулируемых параметров объекта подсоединен на вход отделителя дифференцируемых слагаемых, на второй вход которого подсоединен информационный выход блока сравнения. Выход отделителя дифференцируемых слагаемых подсоединен через первый вход вычислителя интеграла компенсации на вход неопределенного интегратора, выход которого подсоединен к вторым входам сумматоров текущих значений и заданных значений. Вход заданных регулируемых параметров через второй вход вычислителя интеграла компенсации подсоединен на первый вход сумматора заданного значения, выход которого подсоединен на положительный вход вычитателя. Выход объекта регулирования через третий вход вычислителя интеграла компенсации подсоединен на первый вход сумматора текущих значений, выход которого подсоединен на отрицательный вход вычитателя. Выход вычитателя подсоединен через выход вычислителя интеграла компенсации на вход формирователя регулирующего воздействия.

В формирователь регулирующего воздействия введены усредняющий идентификатор, индикатор отклонений, вычислитель текущего коэффициента усиления, вычислитель регулирующего воздействия. Усредняющий идентификатор включает последовательно соединенные интегратор, формирователь задержки и вычислитель параметров, выход которого через выход усредняющего идентификатора подсоединен на вход вычислителя текущего коэффициента усиления и на первый вход индикатора отклонений. Первый вход формирователя регулирующего воздействия подсоединен на второй вход индикатора отклонений и через вход усредняющего идентификатора подсоединен на первый вход интегратора. Выход объекта также через третий вход формирователя регулирующего воздействия и через второй вход усредняющего идентификатора подсоединен на второй вход интегратора.

В вычислителе динамических характеристик выход дифференциатора подсоединен к входу объединителя дифуравнений (преобразующих систему через дополнения в определителях), выход которого подсоединен на вход вычислителя корней. Выход вычислителя корней подсоединен на вход вычислителя коэффициентов, выход которого через выход первого вычислителя динамических характеристик подсоединен на первый вход первого накопителя данных. Выходы первого накопителя данных подсоединены к первым входам блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами делителя. Синхровыход таймера подсоединен на вход блока памяти. Выход второго вычислителя динамических характеристик подсоединен на вход второго накопителя данных, выходы которого подсоединены ко вторым входам делителя. Выходы делителя подсоединены на вход блока сравнения, синхровыход которого подсоединен на вход таймера.

Введенные элементы в совокупности позволяют создать регулирующее воздействие, которое с наибольшим быстродействием и точностью обеспечит изменение регулируемого параметра до заданного значения. Желаемый эффект становится возможным благодаря определению суммарного (по величине и по времени воздействия) регулирующего параметра. Таким образом определяется величина интеграла той части регулирующего воздействия, которая имеет однозначную зависимость (линейную) с величиной результирующего изменения регулируемого параметра на выходе объекта (для позиционного, т.е. инерционного и т.п., элемента эта часть регулирующего воздействия равно разнице между суммарным воздействием и реальным текущим значением выходного регулируемого параметра, деленным на коэффициент усиления объекта). Эту часть регулирующего воздействия можно назвать "активной", т.к. она однозначно определяет динамическую составляющую дифуравнения состояния объекта. Динамическая составляющая включает сумму тех слагаемых, в которые входит дифференциал (ф.1).

Для компенсации постоянных времени при дифференциалах отделяем эти слагаемые отдельно

T_n...T₁ - постоянные времени внутреннего запаздывания объекта,

y - регулируемый выходной параметр объекта,

X_p - выходное регулирующее воздействие (или сигнал).

Если активная составляющая входного регулирующего воздействия равна нулю, т.е. то объект находится в "относительно" свободном состоянии. При этом на изменение регулируемого параметра влияют только "внутренние" условно принимаемые ("активные") составляющие дифуравнения динамические свойства объекта.

Если величина внутренней динамической составляющей тоже равна нулю, то значение регулируемого параметра поддерживается неизменным по величине за счет влияния достаточного "пассивного" регулирующего воздействия. У которой физическая природа будет "внешней", зависящей от наличия внешних сил (для позиционных объектов величина "пассивных внешних" воздействий равна отношению величины регулируемого параметра на коэффициент усиления объекта). Это воздействие не приводит к каким-либо изменениям состояния объекта (оно пассивно) и не зависит от внутреннего динамического состояния объекта (не является внутренним, значит, внешнее), поэтому его можно назвать "внешним пассивным) (ф.2).

Z_об - общее (суммарное) регулирующее воздействие, влияющее на величину выходного регулируемого параметра,

- "пассивное" регулирующее воздействие, сохраняющее без изменения регулируемую величину y,

- "активное регулирующее воздействие, изменяющее величину y,

X_p - входное "внешнее" воздействие, поступающее на вход объекта,

D=(Т_ny^N+T_n-1y^N-1+...+Т₁y^') - внутреннее динамическое воздействие, включающее дифференциалы,

- "приведенное внутреннее" динамическое воздействие, т.е. деленное на коэффициент усиления объекта.

В известных системах регулирования /1, 2, 3, 4/ внутреннее динамическое воздействие (на регулируемый параметр), как правило, "пассивно" и не приводит при перерегулировании или колебательном процессе к изменению окончательного установившегося значения регулируемого параметра, при этом энергия задействованного оборудования используется не экономично.

Заявленная система позволяет создать "условно активное" внутреннее динамическое воздействие, которое называется "условно активным" потому, что оно активно (эффективно) только при "условии" создания режима, при котором поддерживается внешнее регулирующее воздействие на уровне, равном текущему значению регулируемого параметра, деленному на коэффициент усиления объекта (т.е. текущему приведенному значению регулируемого параметра).

Таким образом, основным "условием" отсутствия перерегулирования в заявленном изобретении является то, что при действии внутренних динамических воздействий активное внешнее воздействие (X-Y/K) не должно превышать необходимого интеграла "динамического" воздействия.

Задаваемое регулирующее воздействие на входе объекта формируется из двух составляющих (ф.3)

где F - функция, задаваемая формирователем регулирующего воздействия,

f₁(ε) - формируется вычислителем интеграла компенсации и является функцией ошибки,

f₂(y_T) - находится из дифуравнения объекта и является функцией текущего значения регулируемого параметра для позиционных объектов, а для идеально интегральных равна нулю.

Первая составляющая f₁(ε) формируется вычислителем интеграла компенсации и является функцией ошибки, т.к. выходной сигнал вычитателя (входящего в вычислитель интеграла компенсации)

ε_y ^N-1...ε_y - ошибки величины регулируемого параметра и его производных,

- задаваемые значения регулируемого параметра и его производных (как правило, производные регулируемого параметра задаются нулевыми).

Вторая составляющая f₂(y_T) является функцией текущего значения регулируемого параметра для позиционных объектов, а для чисто интегральных объектов вторая составляющая равна нулю.

Даже если будут сбои в определении нерегулируемых параметров объекта (Т₁...К), заявленный алгоритм управления сам по себе будет обеспечивать компенсацию ошибки регулирования не хуже уже ранее известных систем регулирования. Но если параметры объекта, найденные в процессе регулирования, хотя бы на 2/3 приблизились к действительным значениям, то система регулирования приносит экономический эффект, поэтому неотъемлемой частью заявленной системы являются вычислители динамических характеристик. Введенные в него элементы: формирователь системы дифуравнений, его объединитель и вычислитель корней, позволяют идентифицировать параметры объекта в текущем режиме регулирования без дополнительных средств, которые осложняют режим регулирования. По известным параметрам производных регулируемой величины с входа и выхода объекта определяется передаточная функция самого объекта для каждого момента времени отдельно (независимо). Интервал между моментами времени определяется не меньшим того времени, которое затрачивается на определение производных времени высоких порядков от исследуемой величины.

Возможность идентификации по значениям параметров y, y′, y″... выходной величины, полученных для одного момента времени Δ_i, если внешнее запаздывание заранее найдено, позволяет фиксировать мельчайшие возмущения параметров и эффективно использовать при формировании "активного" регулирующего воздействия в вычислителе интеграла компенсации, у которого в основную память заложены предполагаемые оператором данные нерегулируемых параметров, которые выполняют функцию стартовых. Но после начала работы регулятора при появлении возможности идентификации производных высоких порядков на выходе и входе объекта вычислителем интеграла компенсации используются данные, полученные через отделитель дифференцируемых слагаемых с выхода схемы блока сравнения. Схема блока сравнения фиксирует найденное внешнее запаздывание объекта, тем самым подтверждает правильность идентификации нерегулируемых параметров и вносит значения нерегулируемых параметров через отделитель дифференцируемых слагаемых в память вычислителя интеграла компенсации.

Параллельные текущим значениям Т_1т, Т_2т... идентифицируются усредненные значения нерегулируемых параметров объекта Т_1с, Т_2с.... Выходной регулируемый параметр объекта, поступая через третий вход формирователя регулирующего объекта, интегрируется в текущем времени. Пройдя второй, третий интегратор и соответствующие элементы с разными запаздываниями, которые создают систему уравнений с интегрируемыми переменными для разных t_i (ф.5)

t_H...t₁...t_i...t_γ...t_j...t_к - начальный, промежуточные и конечный моменты времени.

Вычислитель параметров, решающий эту систему, позволяет непрерывно контролировать полученные на его выходе усредненные значения. Индикатор отклонений сравнивает усредненные значения нерегулируемых параметров с текущими, которые поступают со второго выхода формирователя регулирующего воздействия и формируются блоком сравнения. При появлении существенных отклонений обеспечивается их индикация для оператора.

Параллельно осуществляется независимый контроль за текущим значением коэффициента усиления (ф.6).

На выходе формирователя регулирующего воздействия формируется сигнал, состоящий из двух слагаемых (ф.3). Первое из которых F[f₁(ε)] компенсирует ошибку и является функцией F необходимого интеграла активного воздействия f₁(ε)=SD. При вычислении этого слагаемого использовались текущие реальные нерегулируемые параметры объекта Т_т1, Т_т2.... Вторым слагаемым, регулирующим воздействия является приведенное текущее значение регулируемого параметра. Для нахождения коэффициента усиления объекта, входящего во второе слагаемое, использовались усредненные значения регулируемых параметров (формула 5 включает усредненные параметры Т₁, Т₂...).

Недостаток интегрального устройства усредняющей идентификации в том, что оно не может идентифицировать быстро меняющиеся параметры, но преимущество его в том, что оно сглаживает внутренние помехи высоких производных от регулируемого параметра объекта. Вычисленные этим способом постоянные времени поддерживают контроль за объектом даже при малых значениях ошибки регулирования, когда производные выше второго порядка измерить не возможно. Это важно на заключительной фазе регулирования, когда определяющим является точность найденного коэффициента усиления объекта, входящего в знаменатель второго слагаемого формулы.

Формула 5, используемая для определения коэффициента усиления объекта, позволяет мгновенно, без сложных вычислений, определить все реальные отклонения его величины во всех периодах регулирования

T_mc...T_1c - значения параметров внутреннего запаздывания, вычисленные усредняющим идентификатором 3.2

Эффективность именно этой формулы заключается именно в том, что при начальных фазах регулирования, когда при компенсации больших ошибок и под влиянием внешних регулирующих воздействий (в определении коэффициента усиления) производные высоких порядков регулируемого параметра играют значительную роль. А при конечных фазах регулирования, когда производные высоких порядков (их текущие значения) сводятся к нулю, на процесс определения коэффициента усиления больше влияют установившиеся значения регулируемого параметра, которые чутко реагируют на появление любых изменений в состоянии объекта. Т.е. эта формула сочетает одновременно достоинства идентификации по дифуравнением ф.8, т.к. включает производные высоких порядков, и по интегральным уравнениям ф.5, т.к. установившееся значение Y_туст - это итог интегрирования производных. Полученный таким образом коэффициент усиления объекта К используется для приведения текущего значения регулируемого параметра (y_т/К), деления его на К (другими словами, нахождения f₂ (y_т)).

Второе слагаемое f₂(y_т) с выхода формирователя регулирующего воздействия ф.3 поддерживает "пассивную" составляющую от общего воздействия на объект. Если объект имеет чисто интегральную структуру дифуравнения (модели), то второе слагаемое равно нулю

Если объект позиционный, то второе слагаемое существенно влияет на конечный фазе регулирования, когда точность поддержания заданного значения регулируемого параметра является главным. Неточность (погрешность) определения постоянных времени перестает при этом влиять.

При появлении ошибки регулирования для ее компенсации "пассивной" (второго слагаемого) составляющей не достаточно, поэтому в сигнал общего регулирующего воздействия U₃ входит первое слагаемое F(f₁(ε)) - функция F от интеграла f₁(ε) необходимого активного регулирующего воздействия, полученного на выходе формирователя интеграла компенсации U₃.

Регулирование по "активному" регулирующему воздействию позволяет добиться универсальности регулятора, возможности при одной и той же структуре регулятора управлять процессом, у которого меняется структура передаточной функции в процессе регулирования.

Заявленный регулятор позволяет также обеспечить оптимальное регулирование при изменяющемся входном значении задания y'₃≠0. Скорость и ускорения изменяющегося значения задания поступают на вход сумматора заданного значения 23. Если заранее не известна скорость изменения заданного значения y'_т, то функции, которые определяют характер изменения заданного значения, может выполнить вычислитель динамических (переходных )характеристик ВДХ6, если вход задания системы дополнительно подсоединен на его вход. Вычислитель динамических характеристик по производным и величине соответствующего параметра находит решение, т.е. y=f(r₁...r_m), дифуравнения, которое описывает характер изменения значения этого параметра.

Достаточно определить производные у, у', у″... для одного момента времени t_i (ф.7)

(t_i2-t_i1)=Δt_i - время, необходимое для нахождения производных высокого порядка,

их совокупность определяет параметры корней характеристического уравнения. Входящий в вычислитель динамических характеристик дифференциатор 6.1 находит производное (ф.9) от математического выражения, определяющего решение дифуравнения (ф.8)

С_1...m - коэффициенты показательного решения дифуравнения,

r_1...m - корни показательного решения дифуравнения,

А_1...m - слагаемые, из которых состоит показательное решение,

r₁...r_m - см. ф.8,

С₁...С_m - см. ф.8,

y, y', y″... - регулируемый параметр и его производные n=(2m-2),

m - наибольший показатель степени в характеристическом уравнении.

Находим решение дифуравнения относительно одного произвольно взятого корня r_i по системам уравнений из ф.8, 9. При этом составляем математические выражения для параметра Находим А_i из системы уравнений ф.8 (1), ф.9 (2)...(m), примем i=1 в ф.10.1

где: - главный определитель,

L₁...L_m - алгебраическое дополнение к элементам определителей.

Находим А₁ из системы уравнений (2), (3)...(m), (m+1). ф.10.2

Находим А₁ из системы уравнений (3), (4)...(m+1), (m+2). ф 10.3

А_1,5... - искомые слагаемые показательного решения дифуравнения,

Δ_* - главный определитель системы,

L₁...L_m - алгебраические дополнения к элементам определителей,

Аналогично находятся решения А_1.4 системы из уравнений (4), (5)...ф.10.4

и т.д. Решение А_1,m находят из системы уравнения ф. 10.m

(n-m+2), (n-m+1), (n-m), (n-m-1),...(n), (n+1) [т.е. от (m)(m+1)...(n)(n+1)],

где m - показатель степени характеристического уравнения,

n - показатель производной, max.

Выразим используемую систему

А₁=А_1.1=А_1.2=А_1.3=...=А_1.m

Находим решение через дополнения к элементам соответствующих столбцов определителей ф.11

Получили

Из приравненных выражений составляется система уравнений

Раскрываются скобки

Слагаемое с одним из дополнений L_i переносится в правую часть и решается система ф.14 относительно других дополнений

Аналогично

----------------------

L₃ аналогично

----------------------

N₁₁...N_RQ - алгебраические дополнения к элементам определителя, стоящего в числителе,

R - номер столбца, в котором стоит элемент определителя,

Q - номер строки, в котором стоит элемент определителя.

Полученные выражения для дополнений подставляются в (m) равенство системы ф.13, не входящее в ф.14. Получили ф.15

После сокращения общего сомножителя L_m получили выражение, которое используется объединителем дифуравнений 6.1.3 (и 6.2.3)

Объединитель дифуравнений вычисляет соответствующие функции, раскрывает все скобки и на своем выходе получает степенной многочлен, который включает в себя все корни дифуравнения. Вычислитель корней, входящий в вычислитель динамической характеристики, находит решения степенного многочлена. Для нахождения передаточной функции объекта используется выражение, которое получается делителем, который делит результат вычислений вычислителя динамических характеристик сигнала на выходе объекта на результат вычисления вычислителя динамических характеристик сигнала на входе объекта. Идентификация производится для каждого момента времени независимо друг от друга, что необходимо при быстро меняющихся параметрах объекта.

Найденные параметры объекта используются вычислителем интеграла компенсации, который при определении величины необходимого "активного воздействия" для обеспечения желаемого выходного регулируемого параметра определяет его не только по величине, но и по длительности его воздействия. Поэтому слагаемые, включающие дифференциатор, интегрируются по времени. Сигнал с выхода вычислителя интеграла компенсации находит определенный интеграл между заданным и действительным значениями интеграла дифференциальной составляющей, т.е. началом интегрирования будет текущий момент времени с соответствующими текущими параметрами на выходе объекта, а конечным моментом времени будет момент, когда выходной параметр объекта достигнет заданного значения.

Формирователь регулирующего воздействия использует справедливость математического выражения, в котором приравниваются интеграл дифференцируемой левой части уравнения объекта с интегралом правой части и не дифференцируемой левой. Решается задача преобразования необходимой работы (т.е. интеграла мощности) активного регулирующего воздействия в ее текущее значение, т.е. в такую функцию от f((KX-Y)t), интеграл от которой был бы равен вычисленному (заданному необходимому) интегралу активного воздействия.

Основной эффект от заявленной системы заключается в том, что она позволяет добиться максимального физически (технически) реализуемого быстродействия при регулировании и избежать при этом перерегулирования, даже если у объекта передаточная функция имеет колебательную структуру.

На фиг.1 изображена структурная схема системы автоматического регулирования по интегралу компенсирующего воздействия.

На фиг.2 изображена структурная схема формирователя регулирующего воздействия 3.

На фиг.3 изображена структурная схема усредняющего идентификатора 3, 2 (ее технической реализации).

На фиг.4 приведена схема подсоединения объекта к другим устройствам, входящим в заявленную систему (и условно объединенным в один блок W₁).

Заявленная "CAP по интегралу компенсирующего воздействия" (фиг.1) состоит из отделителя дифференцируемых слагаемых 1, вычислителя интеграла компенсации 2, формирователя регулирующего воздействия 3, исполнительного устройства 4, объекта регулирования 5, вычислителя динамических характеристик 6 (включающая два параллельных канала 6.1 и 6.2), накопителя данных 7 (включающего соответственно два параллельных канала 7.1 и 7.2), делителя 8, блока памяти 9, таймера 10, блока сравнения 11.

При этом вычислитель интеграла компенсации 2 включает интегратор для определения значения неопределенного интеграла 2.1, сумматор текущих значений 2.2, сумматор заданных значений 2.3, вычитатель 2.4. В каждый из каналов 6.1 и 6.2 вычислителя динамических характеристик 6 входят дифференциаторы (6.1.1 и соответственно 6.2.1), вычислителя коэффициентов (6.1.2 и 6.2.2), объединители дифуравнений (6.1.3 и 6.2.3). вычислители корней (6.1.4 и 6.2.4).

Формирователь регулирующего воздействия 3 включает в себя индикатор отклонений 3.1, усредняющий идентификатор 3.2, вычислитель коэффициента усиления 3.3, вычислитель регулирующего воздействия 3.4. Усредняющий идентификатор 3.2 включает в себя интегратор 3.2.1, формирователь задержки 3.2.2, вычислитель параметров 3.2.3.

Первый вход "задания нерегулируемых параметров объекта" в заявленной системе подсоединен к первому входу отделителя дифференцируемых параметров 1. Второй вход "задания регулируемых параметров" подсоединен к второму входу вычислителя интеграла компенсации 2. Первый выход отделителя дифференцируемых слагаемых 1 подсоединен на первый вход вычислителя интеграла компенсации 2. Второй выход отделителя дифференцируемых слагаемых 1 подсоединен на второй вход формирователя регулирующего воздействия 3. Выход вычислителя интеграла компенсации 2 подсоединен на первый вход формирователя регулирующего воздействия 3, выход которого подсоединен на вход исполнительного устройства 4. Выход исполнительного устройства 4 подсоединен на первый вход вычислителя динамических характеристик 6.1 и на вход объекта 5, выход которого подсоединен на вход вычислителя динамических характеристик 6.2, на третий вход формирователя регулирующего воздействия 3 и на третий вход вычислителя интеграла компенсации 2. Выход вычислителя динамических характеристик 6.2 подсоединен на вход накопителя данных 7.2, выходы которого подсоединены на вторые входы делителя 8. Выход вычислителя динамических характеристик 6.1 подсоединен на вход накопителя данных 7.1, выходы которого подсоединены на вторые входы блока памяти 9. Выход делителя 8 подсоединен на вход блока сравнения 11, выход 1 которого подсоединен на второй вход отделителя дифференцируемых слагаемых 1, а второй выход подсоединен на вход таймера 10. Выход таймера 10 подсоединен на первый вход блока памяти 9, выход которого подсоединен на первые входы делителя 8.

В вычислителе динамических характеристик 6.1 (и соответственно в ВДХ 6.2) первый вход подсоединен на первый вход дифференциатора 6.1.1, выход которого подсоединен на первый вход вычислителя коэффициентов 6.1.2 и на вход объединителя дифуравнений 6.1.3. Выход объединителя дифуравнений 6.1.3 подсоединен на вход вычислителя корней 6.1.4, выход которого подсоединен на второй вход вычислителя коэффициентов 6.1.2. Выход вычислителя коэффициентов 6.1.2 подсоединен на выход вычислителя динамических характеристик 6.1.

В вычислителе интеграла компенсации 2 первый вход подсоединен на вход неопределенного интегратора 2.1, выход которого подсоединен на вторые входы сумматора текущих значений 2.2 и сумматора заданных значений 2.3. Второй вход вычислителя интеграла компенсации 2 подсоединен на первый вход сумматора заданных значений 2.3, выход которого подсоединен на положительный вход вычитателя 2.4. Третий вход вычислителя интеграла компенсации 2 подсоединен на первый вход сумматора текущих значений 2.2, выход которого подсоединен на отрицательный вход вычитателя 2.4. Выход вычитателя 2.4 подсоединен на вход вычислителя интеграла компенсации 2.

В формирователе регулирующего воздействия 3 (фиг.2) первый вход подсоединен на первый вход вычислителя регулирующего воздействия 3.4, выход которого подсоединен на выход формирователя регулирующего воздействия 3. Второй вход формирователя регулирующего воздействия 3 подсоединен на второй вход индикатора отклонений 3.1, на первый вход усредняющего индикатора 3.2, выход которого подсоединен на вход вычислителя коэффициента усиления 3.3 и на первый вход индикатора отклонений 3.1. Выход вычислителя коэффициента усиления 3.3 подсоединен на третий вход вычислителя регулирующего воздействия 3.4. Третий вход формирователя регулирующего воздействия 3 подсоединен на вторые входы усредняющего идентификатора 3.2 и вычислителя регулирующего воздействия 3.4. В усредняющем идентификатора 3.2 первый и второй входы подсоединены на первый и второй (соответственно) входы интегратора 3.2.1, выход которого подсоединен на вход формирователя задержки 3.2.2. Выход формирователя задержки 3.2.2 подсоединен на вход вычислителя параметров 3.2.3, выход которого подсоединен на выход усредняющего идентификатора 3.2.

Отделитель дифференцируемых слагаемых 1 на первом входе принимает предполагаемые значения нерегулируемых параметров объекта, входящих в дифуравнение от оператора в начальный момент регулирования, когда вычислители динамических характеристик 6.1, 6.2 не сформировали достаточной информации о производных регулируемого выходного параметра объекта, которые позволят судить о текущих значениях нерегулируемых внутренних параметрах объекта. Найденные значения в последующие моменты регулирования принимаются отделителем дифференцируемых слагаемых 1 с второго входа. Те слагаемые дифуравнения, которые включают дифференциатор и регулируемый параметр подаются на первый выход отделителя дифференцируемых слагаемых 1, а все остальные - на второй.

Вычислитель интеграла компенсации 2 находит определенный интеграл от совокупности слагаемых, включающих дифференциатор. При этом за начальный t_T момент времени принимают текущий момент, а за конечный t_З принимают тот момент времени, когда регулируемый параметр примет желаемые (заданные) значения. Неопределенный интегратор 2.1 определяет значение неопределенного интеграла от входного математического выражения. Сумматор текущих значений 2.2 подставляет текущие значения регулируемого параметра и его производные в выражение неопределенного интеграла и находит сумму слагаемых этого выражения. Сумматор заданных значений 2.3 подставляет задаваемые значения регулируемого параметра и его производные в математическое выражение с выхода неопределенного интегратора 2.1. Вычитатель 2.4 находит разницу между суммой заданных значений, подставленных в неопределенный интегратор, и суммой текущих значений, подставленных в математическое выражение неопределенного интеграла.

В любых физических, технологических и технических процессах на регулируемый параметр влияют трение, емкостные и другие факторы, которые создают внутреннее запаздывание (Т₁, Т₂,...Т₀) при разных характерах регулируемого воздействия: позиционного интегрирующего дифференцирующего

где

- звено позиционно реагирующее на входное воздействие,

- звено, интегрирующее входное воздействие,

- звено, у которого величина выходного параметра определяется производной входного,

Z₁=T₁ ^*x+T₂ ^*x'+...+T_n ^*x^(n-1) - составляющие входного параметра,

Z₂=T₁y+T₂y'+...+T_ny^(n-1) - составляющие выходного параметра.

x = входное регулирующее воздействие,

y = выходной регулируемый параметр.

Оператор дифференцирования, используемый в левой части этих выражений, делает их справедливыми в бесконечно малом промежутке времени. Дифференцируемая часть с регулируемым параметром отражает величину, равную значению "мощности" исследуемого процесса. Тогда "работа", проделываемая в этом процессе, будет отражаться через "интеграл" от дифференцируемой части с регулируемым параметром.

Таким образом, ту часть дифуравнения, которая включает дифференциатор с регулируемым параметром, можно назвать величиной мощности регулируемого процесса, т.к. она отражает влияние этого процесса на регулируемый параметр в единицу времени, если за единицу времени принята бесконечно малая величина. А вычислитель интеграла компенсации находит величину работы, которую надо совершить внешним силам, чтобы получить желаемое состояние объекта.

Выходной сигнал вычислителя интеграла компенсации равен

где t_T - текущий момент времени

t_з - момент времени, при котором регулируемый параметр достигает заданных значений.

Формирователь регулирующего воздействия 3 по величине необходимой "работы" с выхода вычислителя интеграла компенсации 2 из дифуравнения со второго выхода отделителя дифференцируемых слагаемых 1 определяет необходимую величину текущего внешнего воздействия в регулируемом процессе. Приравнивается интеграл дифференцируемых слагаемых левой части дифуравнения (т.е. включающие регулируемый параметр объекта) с интегралом всех остальных слагаемых дифуравнения.

где U₂ - величина необходимой "работы", найденная и сформированная на выходе вычислителя интеграла компенсации 2.

Вычислитель регулируемого воздействия 3.4, входящий в формирователь регулирующего воздействия 3, вычисляет выходной сигнал по выражению, полученному из ф.19

в текущем времени формирует "пассивное" воздействие

в текущем времени формирует

и определяется X_p, поэтому непредсказуема

F - функция, обеспечивающая плавность регулирования в текущем времени, формирует величину необходимой работы; т.е. равна необходимому "активному" воздействию

- слагаемое, определяющее активное воздействие в текущем моменте времени.

Входящий в ф. коэффициент усиления объекта К находится вычислителем 3.3 по ф.21

где

К - коэффициент усиления объекта,

Т₁, Т₂... - нерегулируемые параметры внутреннего запаздывания объекта, определяются усредняющим идентификатором,

X_p - регулирующее воздействие,

-τ₀ - внешнее запаздывание объекта.

Формула позволяет контролировать величину коэффициента усиления объекта 5 не только при отличных от нуля производных регулируемого параметра объекта, но и при очень малых или нулевых значениях производных.

Усредняющий идентификатор 3.2 позволяет обеспечить достаточно стабильное регулирующее воздействие за счет стабилизации в идентификации постоянных времени T₁...T_m. Этого же добиваются и при определении коэффициента усиления объекта вычислителем 3.3, при этом сглаживаются те помехи, которые могут возникнуть внутри объекта, в измерительных элементах и являются кратковременными. Пример технической реализации усредняющего идентификатора 3.2 приведен на ф.3. Вычислителем 3.2.3 используются формулы, полученные из системы уравнений, которая является следствием поэтапного интегрирования диф. уравнения (ф.22)

где Т₁...Tm, K - являются искомыми неизвестными,

- коэффициенты в слагаемых, которые находятся при помощи элементов запаздывания и интегратора,

τ₁..., τ_m+1 - элементы, создающие заданное запаздывание сигнала с входа при поступлении на его выход,

элементы интегрирования текущего входного сигнала. Результат интегрирования через время для упрощения расчетов сбрасывается одновременно у всех элементов интегрирования до нуля.

Решая эту систему относительно T₁...T_m, K, вычислитель параметров 3.2.3 найденные значения подает на выход усредняющего идентификатора 3.2 ф:

и т.д.

Индикатор отклонений 3.1 сравнивает усредненные параметры на первом своем входе с текущими значениями параметров, которые формируются совокупностью устройств: вычислителями динамических характеристик 6.1, 6.2, блоком памяти 9, накопителями данных 7.1, 7.2, делителем 8, таймером 10, блоком сравнения 11, и передаются через отделитель дифференцируемых слагаемых 1, вычислитель интеграла компенсации 2 на второй вход индикатора отклонений 3.1. При появлении существенных отклонений срабатывает индикация, и оператор ставится в известность для предупреждения неблагоприятных технологических режимов в регулируемом процессе.

Если воздействие входного параметра объекта на выходной чисто дифференциально, то вычислитель регулирующего воздействия 3.4 формирует производную (скорость) входного регулирующего воздействия

X - воздействие, поступающее на вход объекта,

U₂ - выходной сигнал вычислителя интеграла компенсации,

y - регулируемый выходной параметр,

- постоянные запаздывания, стоящие в правой части дифуравнения.

В совокупности, входящие в формирователь регулирующего воздействия 5 элементы формируют величину регулирующего воздействия X_p (или производную, если воздействие чисто дифференциальное) по функции F от интеграла дифференцируемой левой части дифуравнения и по текущим значениям остальных слагаемых дифуравнения. При этом задается функция F от найденного значения работы, необходимой для преодоления емкостных характеристик объекта Т₁, Т₂... Выбранная функция позволяет обеспечить достаточную плавность регулирующего воздействия. Текущему значению этой функции от "работы" прибавляется текущее значение необходимого "пассивного" воздействия ^y/_K и отнимается значение текущих внешних воздействий производных входного регулирующего воздействия (при дифференциальной структуре объекта).

Если объект регулирования имеет внешнее запаздывание, то на вход вычислителя регулирующего воздействия 3.4 с выхода отделителя дифференцируемых слагаемых 1 передается величина этого запаздывания и сигнал с четвертого входа вычислителя 3.4 (с входа объекта при дифференциальном воздействии) поступает при входе с этой же задержкой.

Исполнительное устройство 4 создает на своем выходе регулирующее воздействие на объект, величина (или скорость изменения) этого воздействия соответствует сигналу, поступаемому со входа дополнительного устройства 4.

Объект регулирования 5 может иметь постоянные или переменные параметры.

Вычислитель динамических характеристик 6.1 (6.2), исследуя соответствующий параметр, представляет (описывает) его в виде математического выражения: суммы слагаемых, включающих совокупность показательных функций, которая может использоваться для нахождения корней как результат решения соответствующей совокупности дифуравнений более высокого порядка, дополняющих основное общее решение дифуравнения.

Входным параметром вычислителя динамических характеристик (ВДХ) является текущее значение регулируемого параметра y. При этом определяется для каждого момента времени t₀ (ВДХ 6.1) t_T (ВДХ 6.2) текущие значения производных x'(t₀), x"(t₀),...y'(t_Т), y″(t_T)... от регулирующего воздействия x и регулируемого параметра y. Полученные значения подставляются в формулы, которые задаются объединителем дифуравнения 6.1.3, (6.2.3), вычислителем корней 6.1.4 (6.2.4) и вычислителем коэффициентов 6.1.1 (6.2.1).

Так как по общему решению дифуравнений определить нельзя, какое из слагаемых относится к правой части дифуравнения (является результатом влияния входного воздействия x), а какое из слагаемых зависит от влияния левой части дифуравнения и обусловлены внутренними свойствами самого объекта (его внутренними постоянными времени Т₁, Т₂, Т₃...), от общего вида решения дифуравнения переходят к условно взятым системам и находят их передаточные функции, приняв их состояние свободным, при которых входное воздействие считается за нулевое. Т.к. одна из принятых систем входит в другую и является ее подсистемой, то используемые допущения не отражаются на правильности определения передаточной функции объекта (фиг.4).

Если внешнее запаздывание объекта - τ₀ известно, то накопитель данных 7.1 и блок памяти 9 формируют сигналы на выходе, измеренные с задержками больше, чем у формирователя 7.2, на величину, равную внешнему запаздыванию объекта (ф.25)

t_T1-t₀₁=t_T2-T₀₂=...=-τ (ф.25),

где

t₀₁, t₀₂ - моменты времени, в которых измерялись производные и сама величина входного регулирующего воздействия на объект,

t_T1, t_T2 - моменты времени, в которых измерялись производные и сама величина выходного регулируемого параметра объекта,

τ₀ - время запаздывание объекта.

При этом блок памяти 9 передает входной сигнал без изменений, но занося эту информацию в свою память, но при этом создает задержку =-τ₀ объекта, что обеспечивается сигналом (-τ₀) с выхода таймера.

Накопители данных 7.1 (и 7.2) на своих выходах U_7.1вых1, U_7.1вых2 формируют параметры, измеренные в разные моменты времени с интервалами.

Таким образом, в какой-то момент времени на выходе накопителя данных формируются параллельно (одновременно) характеристики параметров для разных моментов времени.

Делитель 8 должен обеспечить нахождение передаточной функции объекта по характеристикам параметров с выхода объекта, поступающих на вторые входы делителя, и по характеристике параметра на входе объекта, поступающего на первые входы делителя.

где

U_8вход1.1, U_8вход1.2 - входные параметры объекта, поступающие на первые входы делителя;

U_8вход2.1, U_8вход2.2 - выходные параметры объекта, поступающие на вторые входы делителя;

W(t_i), W(t_i-1) - передаточные функции объекта, идентифицированные для разных моментов времени и поступающие на вторые входы делителя.

Возникают при этом трудности, обусловленные тем, что необходимо делить математические выражения, включающие в себя суммы показательных функций. Для удобства вычислений представляем, что полученная форма решения дифуравнения описывает систему в свободном состоянии (фиг.4). При этом влиянием нелинейных свойств замкнутой системы (т.е. связью О.С.) при достаточно (малом промежутке времени, затрачиваемом на нахождение производных высокого порядка) быстрой идентификации иногда можно пренебречь. Тогда передаточные функции воображаемых дополнительных систем имеют вид

где W_6.2 - передаточная функция, составленная для условно принятой системы W₂ по характеристикам идентифицированных параметров с выхода ВДХ 6.2 (с выхода объекта),

W_6.1 - передаточная функция для условно принятой системы W₁, составленной по характеристикам параметров, определенных ВДХ 6.1 с входа объекта,

W₀ - передаточная функция объекта.

Если нельзя пренебречь влиянием 0.0, то передаточную функцию объекта находят по формулам

W₀ - передаточная функция объекта,

W₁ - передаточная функция регулятора,

W₂ - передаточная функция системы автоматического регулирования.

Если время запаздывания заранее не известно, то с выхода таймера 10 на вход 2 блока памяти 9 поступает синхроимпульс "запись". В момент поступления синхроимпульса в память заносятся данные о параметрах с выхода накопителя данных 7.1 и передаются на соответствующие выходы блока памяти 9, поступление нового синхроимпульса стирает предыдущие данные и заносит новые.

Таймер 10 при известном заранее внешнем запаздывании объекта формирует на своем выходе сигнал (непрерывный), равный по величине запаздыванию объекта, который, поступая в блок памяти 9, пропускает на его выход информацию, поступающую на его первые входы (а не ту, которая хранилась в памяти) с задержкой, равной величине синхросигнала (т.е. запаздыванию - τ₀).

Если заранее время запаздывания объекта не известно, то таймер 10 в начальный момент отсчета времени запаздывания объекта формирует на своем выходе синхроимпульс "запись". Останавливается отсчет запаздывания при поступлении на его вход сигнала с выхода блока сравнения 11 "стоп". Вычисленное таймером внешнее запаздывание передается в виде непрерывного сигнала до тех пор, пока на входе присутствует сигнал "стоп", что свидетельствует о том, что найденное значение запаздывания соответствует действительному. Если на входе сигнал "стоп" прекратился, то на выход таймера поступит синхроимпульс "записи" и начнется новый отсчет времени запаздывания.

Блок сравнения 11 позволяет сравнивать найденные делителем передаточные функции объекта для разных моментов времени и при их совпадении между собой обеспечивает их поступление через свой выход на вход 2 отделителя дифференцируемых слагаемых 1.

В статическом состоянии возмущающее воздействие на объект 5 отсутствует, а выходной параметр объекта равен заданному значению. Сигнал на выходе вычислителя интеграла компенсации 2 равен нулю. Формирователь регулирующего воздействия 3 формирует сигнал, равный "пассивному" воздействию

где y - регулируемый выходной параметр,

K - коэффициент усиления объекта контролируемый,

X_p - входное воздействие на объект.

Отделитель дифференцируемых слагаемых 1 хранит в своей памяти те параметры (нерегулируемые) объекта, которые были получены со второго входа ранее или от оператора с 1-го входа.

У вычислителей динамических характеристик 6.1 и 6.2 на выходах сигнал отсутствует. Поэтому накопители данных 7.1, 7.2, делитель 8, блок памяти 9, блок сравнения 11 работают в ждущем режиме. А синхросигнал "стоп" с выхода блока сравнения 11 поступает непрерывно на вход таймера 10, останавливает его отсчет интервала времени. При изменении сигнала задания или появления возмущения САР переходит в динамический режим, появляется ошибка регулирования, по величине которой вычислитель интеграла компенсации 2 определяет количество "работы", которую требуется совершить, чтобы уменьшить эту ошибку до нуля.

Формирователь регулирующего воздействия 3 задает функцию от текущей величины необходимой "работы", чтобы обеспечить плавность "активного" воздействия. После чего к активному воздействию прибавляют текущее значение "необходимого" воздействия. По полученной сумме исполнительное устройство 4 обеспечивает текущее значение регулирующего воздействия на объект. Коэффициент усиления объекта постоянно контролируется вычислителем коэффициентом усиления 3.3 по внутренним постоянным времени Т₁, Т₂... с выхода усредняющего идентификатора 3.2.

Для повышения быстродействия компенсирующего воздействия параметры внутреннего запаздывания объекта Т₁,...Т_n идентифицируются не только усредняющим идентификатором 3.2, но и совокупностью вычислителей динамических характеристик 6.1, 6.2, накопителями данных 7.1, 7.2, блоком памяти 9, делителем 8 и таймером 10, блоком сравнения 11. Делитель 8 осуществляет деление характеристик параметров с выхода объекта на характеристику параметров на его входе, полученных ВДХ 6.1 и 6.2 и поддерживаемых на своих выходах накопителями данных 7.1 и 7.2 и элементом памяти 9. Внешнее запаздывание объекта - τ₀ определяется за счет того, что элемент памяти 9 вводит в свою память и хранит характеристики параметра входа объекта после поступления на его синхровход импульса "запись" с выхода таймера 10, который начинает отсчет времени запаздывания объекта. При этом совокупность измеренных в разное время t_Т1=t_i; t_T2=t_i+τ₁; t_T3=t_i+τ₁+τ₂ и т.д. характеристик делятся соответственно на совокупность характеристик параметра с входа объекта, полученных для соответствующих разных моментов времени t₀₁=t₀; t₀₂=t₀+τ₁; t₀₃=t₀+τ₁+τ₂... и т.д. Если результаты делений для разных моментов времени совпадают, значит, найденные параметры переходных характеристик объекта правильны, а интервал времени τ₀=(t_Т-t₀) между совокупностями параллельных измерений t_T1-t₀₁=t_T2-t₀₂=t_T3-t₀₃ и т.д. равен запаздыванию объекта τ₀=(t_Ti-t_0i) и измерен таймером 10. Блок сравнения 11 фиксирует момент совпадения характеристик и синхроимпульсом останавливает отсчет его в таймере. Если на входе блока сравнения 11 результаты деления разные, то синхросигнал "стоп" с выхода блока сравнения прекращается, таймер запускается, а с его выхода синхроимпульс, поступая в блок памяти 9, стирает старую информацию о запаздывании объекта (или о предыдущих параметрах входного воздействия Х_р на объект) и вносит новую, вновь полученную из вычислителя динамических характеристик 6.1 информацию о Х_р для совокупности заданных моментов времени t₀₁...t_on.

При этом текущие значения параметров ВДХ 0.2 с выхода объекта для совокупности параллельных моментов времени t_T1...t_Tn с выхода накопителя данных 7.2 делятся на ту, что вновь внесли и хранится в блоке памяти 9, а результат деления сравнивается блоком сравнения 11. До тех пор пока блок сравнения 11 не зафиксировал совпадение этих результатов, таймер 10 продолжает счет времени запаздывания. С того момента времени, когда результаты деления (параллельно измеренных характеристик) совпадут, на вход таймера начнет поступать сигнал "стоп", а с выхода таймера поступает сигнал, передающий найденную величину внешнего запаздывания объекта.

Полученные "текущие" значения T₁...T_m, K с выхода блока сравнения 11, попадая в формирователь регулирующего воздействия 3, сравниваются с "усредненными" значениями, и обеспечивается индикация при отклонении текущих значений выше или ниже нормы. Индикатор отклонений 3.1 обеспечивает оповещение оператора: световую и звуковую сигнализацию. Таким образом, поставленная цель достигнута. Вычислитель интеграла компенсации 2 определяет необходимую "работу" "активного" воздействия. Формирователь регулирующего воздействия 3 обеспечивает плавную функцию F осуществления необходимой работы в текущем времени и текущее значение необходимой "пассивной" работы в текущем времени .

Повышенное быстродействие регулятора не ухудшает его надежности, т.к. обеспечивается параллельная (независимая) идентификация "текущих" и "усредненных" значений нерегулируемых параметров.

Экономический эффект достигается за счет уменьшения износа оборудования, более экономичного использования его ресурсов и более точного соблюдения технологического режима, благодаря щадящему режиму работы оборудования. Заявленная САР обеспечивает отсутствие перерегулирования даже при колебательных свойствах объекта, при этом уменьшаются затраты на ремонт оборудования, уменьшаются временные и энергетические затраты на переходные процессы, что тоже приносит экономический эффект.

Литература

1. Кулаков Г.Т. Инженерные экспресс-методы расчета промышленных систем регулирования: Спр. пособие. - Мн.: Выш. шк., 1984, с.40-45.

2. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А.Красовского. - М.: Наука, гл. ред. физ. - мат. лит. 1987, стр. 233-244.

4. Бессекорский Б.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972, стр.160-169.

Система автоматического регулирования по интегралу компенсирующего воздействия, включающая последовательно соединенные вычислитель интеграла компенсации, формирователь регулирующего воздействия, исполнительное устройство, объект, вычислитель динамических характеристик, вход которого также подсоединен на выход исполнительного устройства, а также включающая последовательно соединенные таймер, блок памяти, делитель, при этом вычислитель интеграла компенсации включает вычитатель, а вычислитель динамических характеристик включает последовательно соединенные дифференциатор и вычислитель коэффициентов, отличающаяся тем, что дополнительно введены отделитель дифференцируемых слагаемых, два накопителя данных, блок сравнения, в вычислитель интеграла компенсации введен интегратор для определения значений неопределенного интеграла, сумматоры заданных и текущих значений, в формирователь регулирующего воздействия введены индикатор, усредняющий идентификатор, вычислитель коэффициентов усиления, вычислитель регулирующего воздействия, в вычислитель динамических характеристик введены последовательно соединенные объединитель дифуравнений и вычислитель корней, при этом первый вход задания нерегулируемых параметров объекта в системе подсоединен на первый вход отделителя дифференцируемых слагаемых, второй вход задания регулируемых параметров объекта через второй вход вычислителя интеграла компенсации подсоединен на первый вход сумматора заданных значений, первый выход отделителя дифференцируемых слагаемых подсоединен через первый вход вычислителя интеграла компенсации на вход интегратора для определения значений неопределенного интеграла, выход которого подсоединен ко вторым входам сумматора текущих значений и сумматора заданных значений, второй выход отделителя дифференцируемых слагаемых через второй вход формирователя регулирующего воздействия подсоединен на второй вход индикатора, четвертый вход вычислителя регулирующего воздействия и первый вход усредняющего идентификатора; выходы сумматоров текущих и заданных значений подсоединены соответственно на отрицательный и положительный входы вычитателя, выход которого, через выход вычислителя интеграла компенсации подсоединен через первый вход формирователя регулирующего воздействия на первый вход вычислителя регулирующего воздействия, выход усредняющего идентификатора подсоединен на первый вход индикатора отклонений и вход вычислителя коэффициента усиления, выход которого подсоединен на третий вход вычислителя регулирующего воздействия, выход объекта регулирования через третий вход вычислителя интеграла компенсации подсоединен на первый вход сумматора текущих значений и через третий вход формирователя регулирующего воздействия подсоединен на вторые входы усредняющего идентификатора и вычислителя регулирующего воздействия, в вычислителе динамических характеристик выход дифференциатора подсоединен на вход объединителя дифуравнений, а выход вычислителя корней подсоединен на вход вычислителя коэффициентов, выход которого подсоединен к выходу вычислителя динамических характеристик; вход первого вычислителя динамических характеристик подсоединен к входу объекта, а вход второго вычислителя динамических характеристик подсоединен к выходу объекта, выход первого вычислителя динамических характеристик подсоединен к первому накопителю данных, а выход второго вычислителя динамических характеристик подсоединен на вход второго накопителя данных, выход первого накопителя данных подсоединен к первому входу блока памяти, выходы которого подсоединены к первым входам делителя, выходы второго накопителя данных подсоединены ко вторым входам делителя, выходы которого подсоединены на входы блока сравнения, первый выход блока сравнения подсоединен на второй вход отделителя дифференцируемых слагаемых, а второй выход подсоединен на вход таймера, выход которого подсоединен на второй вход блока памяти.