Способ самонастройки коэффициента усиления нелинейного регулятора

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2488I5

Союз Соаетсхиз

Социалистическиз

Респуелин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 01Л т/.1968 (№ 1229983/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18Х11.1969. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 15.1.1970

Кл. 21с, 46/50

МПК G 051

УДК 621.396.662.6 (088.8) Комитет по делам изооретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

А. Д. Бурдин и Г. П. Лосев

Заявитель

СПОСОБ САМОНАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ

НЕЛИНЕЙНОГО РЕГУЛЯТОРА

Исполнительный орган ио о + — ио 7

S=cx+x, Данное изобретение относится к области автоматического управления.

Известные способы самонастройки коэффициента усиления регулятора в системе с переменной структурой не обеспечивают высокой помехозащищенности системы при нелинейном регуляторе.

Предложенныи способ позволяет увеличить запас устойчивости системы с переменными параметрами при обеспечении ее помехозащищенности.

Это достигается за счет того, что фиксируют момент начала возникновения скользящего режима по наличию сигнала на выходе избирательного фильтра, настроенного на его частоту, измеряют продолжительность этого режима, уменьшают коэффициент усиления регулятора при достижении минимально допустимои продолжительности режима и увеличивают коэффициент усиления с ростом продолжительности скользящего режима до момента срыва режима, причем формируют каждое новое значение коэффициента усиления пропорционально его предыдущему з начению.

Объект управления описывается дифференциальным уравнением х=с1(/) х+b (t) Ь=М(t), где: х — сигнал на выходе объекта управления, М (t) — возмущающее воздействие, b (t), с, (t) — переменные коэффициенты.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы с переменными, параметрами, где показаны объект управления 1, диффереицирующий контур 2, релейный элемент 8, усилитель

4, исполнительный орган 5, фильтр обратной связи б, блок |самонастройки 7, блок вычисления модуля сигнала 8, постоянная времени исполнительного органа Ти,, коэффициент пропорциональности Ки,, соответственно, входной и выходной сигналы исполнительного органа а, U, сигналы о», о на выходе блоков 2, б, сигнал о на входе блока 3.

Построение управления с линией переключения вида где с — некоторая постоянная, практически невозможно, так как получение «чистых» производных затруднительно, и, кроме того, в системе при действии возмущений М появляются автоколебания, которые существенно ухудшают динамику системы, что, в свою очередь, объясняется, невыполнением условий скользя30 щего режима при действии возмущений.

248815

3

Поэтому основной контур управления строится по принципу коммутируемых фильтров.

Нелинейное корректирующее звено, состоящее из звеньев 2, 8, б и 8, реализует закон управления вида: у = I X Sign a, а = а„— а а,а + a =а,(Тдх+ х)

Т а +а =К1у =Кс У где а1, а, T„T>, Ki — постоянные коэффициенты, К, — переменный коэффициент, вычисляемый блоком самонастройки.

Как следует из приведенных уравнений, информация о сигнале ошибки и ее производной может быть получена с помощью обычного дифференцирующего контура 2 на RC-элементах.

В системе с таким законом управления на фазовой плоскости х=х1 и x> — — x> существует сектор скользящего режима, ограничений двумя прямыми А, и А> (см. фиг. 2).

Параметры нелинейного корректирующего звена выбираются так, чтобы прямая А1 была расположена выше оси ординат ÕI. При таком выборе прямой А> в системе исключается возможность срыва скользящего режима в установившемся состоянии при действии возмущении М, а в переходных процессах существует частично скльзящий режим.

Хотя при этом возможно более чем одно перерегулирование,,но это, в некоторой степени, компенсируется повышенной быстротой затухания процесса.

При увеличении коэффициента усиления объекта b фазовые траектории системы претерпевают такое изменение, что время движения в скользящем режиме уменьшается.

Фаз овые траектории для системы (фиг. 1) без блока самонастройки показаны на фиг. 2, где через 1, обозначено время начала сколь3HIIIBI о режима IIpH b = bg а 1 — BpeMH CpbIва (конца) скользящего режима, а tI и Я— время начала и конца скользящего режима при b=b, при b (b,. Как видно при

b=b2 t21 =t22 т. е, в системе происходит лишь одно переключение.

Между временем существования скользящего режима j, =t> — 4 и коэффициентом b существует определенная зависимость, Для улучшения динамических качеств системы в зависимости от Т„следует изменять не прямые А1 и А>, а коэффициент усиления усилителя 4 после блока 8, т, е. коэффициент Кс.

В блоке 7 производится фиксация времени

11 и /,. В момент 1 производится вычисление времени существования скользящего режима

T„и всли оно оказывается меньше заданной величины Т, то производится уменьшение

4 коэффициента К,, что приводит к уменьшению общего коэффициента в системе.

Однако в процессе работы системы может появиться необходимость увеличения коэффициента К, (при уменьшении b). Поэтому в блоке 7 предусмотрена возможность увелигчение К,. С этой целью в этом блоке в момент

11 включается контроль длительности текущего времени существования скользящего режима Т„ . Как только Т„ достигает некоторой заданной величины Т, " производится увеличение К,, а контроль текущего времени существования скользящего режима продолжается.

Если Т„достигает новой заданной величины Тmax (Tmax)Tmax) то снова происходит с, с, с увеличение К, и т. д. до появления срыва с кольз я щего р еж им а.

При изменении параметров объекта блок самонастройки в процессе работы поддерживает время существования скользящего режима в определенных пределах, т. е.

Т, е (Т " — Т").

При этом в системе поддерживается примерно постоянное значение общего коэффициента усиления, что расширяет запасы устойчивости, а также обеспечивает определенные постоянные динамические и статические характеристики системы.

Чомент возникновения и срыва скользящего режима может фиксироваться по появлению напряжения на выходе линейного фильтра, настроенного на частоты скользящего режим а.

Изменение времени Т, и Тс, а также необходимые логические операции по сравнению могут быть выполнены на импульсных логических элементах.

Для улучшения динамики процесса адаптации коэффициент Кс изменяется пропорционально предыдущему значению. Например, если необходимо уменьшить Кс, то берется его предыдущее значение и умножается иа постоянный коэффициент a« l, Таким образом, каждый раз Кс будет уменьшаться на одно и то же количество процентов от,предыдущего значения. Так же работает блок адаптации при увеличении Кс. В этом случае предыдущее значение К, умножается на постоянный коэффициент а )1.

Предмет изобретения

Способ самонастройки коэффициента усиления нелинейного регулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения запаса устойчивости,системы с переменными параметрами при обеспечении ее помехозащищенности, фиксируют момент начала возникновения скользящего режима по наличию сигнала на выходе избирательного фильтра, настроенного на его частоту, измеряют продолжительность этого режима, уменьшают коэффициент усиления регулятора при достижении минимально допустимой продолжительности режима и

248815 увеличивают коэффициент усиления с ростом продолжительности скользящего режима до момента срыва режима, причем формируют каждое новое значение коэффициента усиления пропорционально его предыдущему значению.