Способ цифрового управления



Способ цифрового управления
Способ цифрового управления
Способ цифрового управления

 


Владельцы патента RU 2549149:

Закрытое акционерное общество "Экоресурс" (RU)

Изобретение относится к области управления непрерывными технологическими процессами, в частности инерционными объектами с помощью вычислительных технических средств, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Техническим результатом является повышение качества управления инерционными объектами. Способ заключается в формировании пропорциональной и интегральной составляющих управляющего воздействия с корректировкой их настроечных коэффициентов, выдаче компенсирующего воздействия на изменения задания, использовании различных интервалов дискретности для составляющих управляющего воздействия. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области управления непрерывными технологическими процессами, в частности инерционными объектами с помощью вычислительных технических средств, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Уровень техники

Известен способ управления с использованием регулятора, в котором задающее воздействие (задание) изменяют на величину по модулю большую, чем требуемая, с чередованием значений больших, чем требуемое задающее воздействие и меньших, чем требуемое задающее воздействие или без такового, с последующей установкой задающего воздействия на требуемое значение (международная заявка, опубликованная в соответствии с договором о патентной кооперации, номер WO 2012/091634 A1, 05.07.2012, G05B 11/00).

Известный способ применительно к инерционным объектам не обеспечивает приемлемого качества управления, так как не предусматривает эффективные корректировки управляющего воздействия и не учитывает динамику объекта.

Известен также способ формирования ПИ-закона регулирования и диагностики автоматической системы, при котором входной сигнал, пропорциональный ошибке регулирования, интегрируют, получаемый при этом сигнал суммируют с входным сигналом и сумму масштабируют (формируют таким образом пропорционально-интегральное управляющее воздействие), определяют абсолютное значение входного сигнала и при превышении этим значением порогового уровня интегрируют разность входного сигнала и сигнала, пропорционального результату интегрирования, а с помощью анализа времен превышения порогового уровня формируют сигнал об аварийном состоянии системы (RU 2150727 C1, 16.06.1999, G05B 11/36) (прототип).

Недостатком известного способа является невысокое качество управления инерционным объектом вследствие неэффективного формирования управляющего воздействия как при отработке возмущений, так и при изменении задания.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения - повышение качества управления инерционными объектами.

Указанная цель достигается тем, что в отличие от известного технического решения, в предлагаемом способе цифрового управления корректируют коэффициент пропорциональной составляющей управляющего воздействия в зависимости от знака сигнала ошибки регулирования и знака его производной, изменяют коэффициент интегральной составляющей управляющего воздействия в зависимости от абсолютного значения сигнала ошибки регулирования, к управляющему воздействию прибавляют импульсную компенсирующую составляющую, определяемую по производной задающего сигнала, а интервалы дискретности отдельных составляющих выбирают в зависимости от динамических свойств объекта управления.

Описание чертежей

На фиг.1 представлена структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ.

Осуществление изобретения

Система, реализующая предлагаемый способ, содержит (см. фиг.1)объект управления 1, датчик 2 регулируемой переменной, формирователь задания 3 и управляющий контроллер 4. Контроллер реализует функциональные блоки: блок сравнения 5, блок умножения 6, блок 7 коррекции пропорциональной составляющей, интегрирующий блок 8, блок 9 коррекции интегральной составляющей, блок 10 импульсной компенсации и сумматор 11.

Система, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.

С помощью контроллера 4 осуществляется цифровое (с интервалом дискретности h0) регулирование переменной X объекта 1 по замеру от датчика 2 и получаемому заданию Y от блока 3. Ошибка регулирования E рассчитывается блоком 5:

Ei=Yi-Xi,

где i - номер цикла цифрового управления с интервалом дискретности h0.

С помощью блока 6 определяется пропорциональная составляющая Р управляющего воздействия U:

Pi=Kn·Ei,

где Kn - настроечный коэффициент, корректируемый с помощью блока 7 в n-м цикле с интервалом дискретности h1(h1≥h0):

K n = { K 1 ,  если E n E ˙ n 0 K 2 ,  если E n E ˙ n < 0 ,

причем настраиваемые константы K1>K2.

С помощью блока 8 рассчитывается интегральная составляющая R управляющего воздействия U:

R i = R i 1 + E i h 0 T j ,

где Tj - настроечная постоянная времени интегрирования, корректируемая с помощью блока 9 j-м цикле с дискретностью h2(h2≥h0):

T j = { T 1 ,  если  | E j | < q T 2 ,  если  | E j | q ,

где q, T1, T2 - настраиваемые константы, причем T1<T2.

С помощью блока 10 выдается в n-м цикле с интервалом дискретности h1 компенсирующая составляющая управляющего воздействия U в виде импульсов следующей длительности:

S n = D ( Y n Y ) n 1 U и м п

где Uимп - уровень импульса как допустимое значение компенсирующего воздействия;

D - настроечный коэффициент, зависящий от динамических свойств объекта 1.

Управляющее воздействие определяется с помощью блока 11:

Ui=Pi+Ri+Sn.

Увеличение пропорциональной составляющей при возрастании абсолютного значения ошибки (совпадении знаков ошибки и ее производной) позволяет уменьшить перерегулирования, снизить колебательность системы. Увеличение интегральной составляющей при малых значениях ошибки улучшает астатизм системы, снижает время регулирования. Импульсная компенсация изменений задающего сигнала существенно повышает быстродействие системы управления инерционным объектом. Сочетание всех составляющих цифрового управляющего воздействия, причем с разными интервалами дискретности, позволяет существенно повысить качественные характеристики управления инерционными объектами.

Для реализации способа может использоваться, например, управляющий контроллер БАЗИС-21.2ЦУ или другой из серии БАЗИС® производства ЗАО «Экоресурс».

Внедрение предлагаемого способа в серийно выпускаемых контроллерах серии БАЗИС® намечено на 2013 г.

Способ цифрового управления инерционным объектом путем формирования по сигналу ошибки регулирования Ei пропорциональной Pi=Kn*Ei и интегральной Ri=Ri-1+Ei*h0/Tj составляющих управляющего воздействия, определения абсолютного значения ошибки регулирования, отличающийся тем, что дополнительно корректируют с дискретностью h1 коэффициент пропорциональной составляющей в зависимости от знаков ошибки и ее производной по формуле

изменяют с дискретностью h2 постоянную времени интегральной составляющей в зависимости от абсолютного значения ошибки по формуле

и к управляющему воздействию прибавляют с дискретностью h1 импульсную компенсирующую составляющую с шириной импульса, определяемой пропорционально производной задающего сигнала Y по формуле Sn=D*(Yn-Yn-1)/Uимп с настроечным коэффициентом D и допустимым уровнем импульса Uимп.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронной техники и автоматики и может найти применение в различных системах управления для формирования импульсных команд управления исполнительными элементами командной матрицы.

Изобретение относится к методике компенсации дрожания изображения вследствие дрожания рук и т.п. для предотвращения ухудшения изображения.

Изобретение относится к устройствам автоматики и может найти применение в устройствах управления ракетно-космической техники (РКТ). Техническим результатом является обеспечение формирования в любой момент времени только одной команды, контролируя при этом собственную работоспособность формирователя.

Изобретение относится к системе и способу для оптимизации технологического процесса для электростанции, в частности к оптимизации планирования нагрузки в электростанции посредством использования адаптивных ограничений.

Изобретение относится к способу управления передачами безбатарейного устройства (1), работающего в беспроводной сети. Техническим результатом является повышение эффективности экономии энергии.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для высокоточного автоматического регулирования движения осей оптических телескопов и лидарных станций обнаружения и сопровождения космических объектов.

Устройство относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами и объектами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике.

Изобретение относится к области осветительных систем. .

Изобретение относится к электротехнике и электронике, а именно к одно- и многоканальным стабилизаторам напряжения, и предназначено для использования в системах электроснабжения для регулировки, включая стабилизацию, однофазного и трехфазного напряжения источника электроэнергии переменного тока, а также для регулировки, включая стабилизацию, постоянного напряжения.

Устройство для автоматической регулировки жидкости по максимальному ее расходу относится к контрольно-измерительной технике. Устройство может иметь широкое применение, например может быть использовано для регулировки подачи бензина в двигатель внутреннего сгорания, для регулировки расхода сброса воды из водохранилищ для орошения полей, на очистительных сооружениях нефтебаз и т.п. Устройство содержит подводной и отводной трубопроводы, открытую сверху регулирующую емкость и поплавок. Подводной трубопровод входит в регулирующую емкость и имеет строго вертикальный участок трубы, конец которой заглушён герметически. Верхняя часть вертикальной трубы имеет перфорированный участок, общее сечение перфорированных отверстий в трубе в 1,5-3 раза больше площади внутреннего сечения трубы подводного трубопровода. Зазор между внешним диаметром трубы и внутренним диаметром торообразного поплавка составляет 0,012-2 мм в зависимости от диаметра трубопровода. На отводном трубопроводе размещена регулирующая заслонка. Преимущество устройства в его простоте изготовления, малых габаритах и высокой надежности регулировки расхода жидкости.

Изобретение относится к способам управления подвижными объектами и может быть использовано в системах управления угловым положением телекамеры и акустических средств подводных и летательных аппаратов. Техническим результатом является обеспечение автоматического наведения продольной оси телекамеры, установленной на подводном аппарате, на среднюю точку схвата манипулятора. Способ автоматического наведения телекамеры, установленной на подводном аппарате с возможностью изменения пространственной ориентации ее оптической оси относительно корпуса этого подводного аппарата и точки крепления к нему многозвенного манипулятора, в котором непрерывно определяют положение средней точки схвата манипулятора в связанной с ним системе координат, при этом на два привода, обеспечивающих угловые перемещения телекамеры по двум ее степеням подвижности, подают сигналы управления, пропорциональные угловому смещению вектора, совпадающего с оптической осью телекамеры и определяющего текущее положение средней точки схвата манипулятора относительно точки крепления телекамеры к подводному аппарату, от исходного положения оптической оси телекамеры, которые обеспечивают наведение оптической оси телекамеры на среднюю точку схвата манипулятора в процессе его работы, причем положение средней точки схвата манипулятора в пространстве определяется посредством аналитических выражений, определяющих решения обратной задачи кинематики для используемого манипулятора. 2 ил.

Изобретение относится к области электронной техники и автоматики и может быть использовано для формирования импульсов команд управления исполнительными элементами. Техническим результатом является повышение надежности устройства многоканального командного аппарата с электронной коммутацией за счет обеспечения контроля прохождения команд управления на входы ключей. Технический результат достигается за счет того, что в многоканальный командный аппарат с электронной коммутацией, содержащий контроллер интерфейсов 1, блок дешифраторов 2, блок формирования команд 3, блок ключей 4, формирователь импульсов сброса 6 и блок шинных формирователей 7, при этом в блок дешифраторов 2 введен дешифратор команд, блок формирования команд 3 выполнен на JK-триггерах, каждый из которых содержит вход синхронизации, J и K входы, вход сброса и управляющий выход. 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами управления, склонными к колебаниям. Система управления с обратной связью содержит объект управления, вычитающее устройство, регулятор, суммирующее устройство и устройство оценки внешних сигналов, являющееся формирователем короткого корректирующего импульса, а также необходимые связи между элементами. Изобретение решает задачу повышения динамической точности при управлении объектами управления, склонными к колебаниям. 4 ил.

Изобретение относится к области управления сложными объектами, которые не удается представить математической моделью в виде систем линейных дифференциальных уравнений, и быстродействующими технологическими процессами и касается нефтехимической, машиностроительной и нефтеперерабатывающей промышленностей. Технический результат - повышение быстродействия и точности управления. Адаптивный интеллектуальный логический регулятор, работающий в условиях нечетко заданной информации, состоит из фаззификатора, блока логического вывода, дефаззификатора, исполнительного органа, объекта управления, датчика обратной связи, ПИД-регулятора, сумматора, блока базы правил подстройки коэффициентов ПИД-регулятора, блока адаптации коэффициентов ПИД-регулятора и блока идентификации технологического процесса. 3 ил.

Использование: изобретение относится к универсальным автоматизированным системам управления приводами, преимущественно приводом азимутального вращения антенны со стабилизацией опорной платформы антенного поста корабельной радиолокационной станции. Сущность: в устройство управления приводами, содержащее канал отработки показаний датчика углового положения медленно вращающейся антенны (МВА), включающий последовательно соединенные блок определения ошибки, блок пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора и блок формирования выходных сигналов управления двигателем, дополнительно введены генератор сетки частот, блок начальных установок, к первому и второму выходам которого подключены соответственно вход генератора сетки частот и вход блока аппроксимации углового положения быстро вращающейся антенны (БВА), выход которого соединен с первым входом блока управления и ввода-вывода, второй вход которого соединен с выходом блока автоматического выбора навигационного канала, а выход по сигналу заданного углового положения антенны соединен со вторым входом блока определения ошибки, кроме этого, в канал отработки показаний датчика углового положения МВА введены блок возбуждения датчика угла и последовательно соединенные блок входных цепей, блок преобразователя фаза-амплитуда и блок преобразователя амплитуда-код, выход которого соединен с первым входом блока определения ошибки, при этом блок входных цепей выполнен с возможностью аналого-цифрового преобразования как напряжений, так и токовых сигналов в зависимости от типа датчика углового положения антенны, подключаемого ко входу блока входных цепей, а блок преобразователя фаза-амплитуда выполнен с возможностью как преобразования фазы выходных сигналов блока входных цепей, так и непосредственной трансляции их на входы блока преобразователя амплитуда-код, входы начальной установки блока входных цепей, и блока преобразователя фаза-амплитуда соединены с третьим выходом блока начальных установок, к первому выходу генератора сетки частот подключены тактовые входы блока возбуждения датчика угла и блока входных цепей, ко второму выходу подключен тактовый вход блока преобразователя амплитуда-код, к третьему и четвертому выходам подключены соответствующие тактовые входы блока аппроксимации углового положения БВА, а к пятому выходу - тактовый вход блока автоматического выбора навигационного канала, выход блока преобразователя амплитуда-код, на котором формируется код текущего углового положения МВА, соединен также с третьим входом блока управления и ввода-вывода, четвертый вход-выход которого предназначен для подключения канала связи с пультом управления радиолокационной станции. Технический результат: повышение надежности, точности регулировки скорости вращения и остановки антенны в заданный угол с обеспечением стабилизации опорной платформы по крену и дифференту. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх