Параметрический синтезатор

 

265218

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бвав Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 20.Ч.1968 (№ 1241947/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 09.III.1970. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 23.VI.1970

Кл. 21с 46/50

ЧПК G 05f

5 ДК 621„Я)78 088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Ф ° j

Автор изобретения

ПДт;. и, 0 П Н1тц-. -.

ЬИЬ.11т0;;,:, 10. С. Расщепляев

Заявитель

1IAPAMETP И Ч ЕСКИ и СИ НТЕЗАТО Р

Предложение относится к системам автом атического управления.

Известен параметрический синтезатор для систем автоматического управления с настраиваемой моделью регулятора, содержащий синтезатор параметров регулятора с перемножителем, подключенным к выходному зажиму регулятора, и синхронизатором, ключи, сумматоры и перемножители.

Однако такой синтезатор не позволяет достаточно точно определить параметры регулятора системы в условиях случайного изменения ее параметров во времени.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что в нем установлены перемножитель с сумматором, подсоединенным к выходу перемножителя синтезатора, подключенный к выходному зажиму модели, генератор случайного сигнала с ключом и .перемножителемсумматором, генератор пилообразного напряжения с подключенными,к нему параллельными связями двумя идентичными цепями из перемножителя и сумматора, охваченных усилительным звеном, два экстраполятора нулевого порядка с выходными зажимами, связанными со вторыми заукимами этих перемножителей и с общим входным зажимом, подсоединенным к синхронизатору и ключу генератора случайного сигнала, выходной зажим которого связан с одним экстраполятором непосредственно, а с другим — через нелинейный преобразователь, причем выходы сумматоров двух последних перемно кителей подключены к первому перемножителю с сумматором соответственно через пе5 ремножитель и сумматор генератора случайного сигнала и через отдельный сумматор.

Это повышает точность определения начальных значений параметров регулятора по критерию максимума вероятности нахождения вы10 ходной координаты в заданных пределах и надежность работы в условиях случайного изменения ее параметров во времени.

На чертеже представлена блок-схема параметрического синтезатора систем автоматиче15 ского управления со случайными параметрами, где сбозначено; управляющие 1 и возмущающие 2 воздействия, 8 — модель регулятора, коэффициенты определяющих параметров которой могут управляться специальнымп сигна20 лами, формируемыми в синтезаторе, 4— объект управления, 5 — 9 — ключи, 10 — дифференциальный амплитудный дискриминатор, 11 — формирователь импуJlbcoB, 12 — управляемый инвертор знака, 13 — блок дискретно25 ro переменного коэффициента, 14 — интегратор, 15 — дискретный интегратор, 1б — 19 — сумматоры, 20 — источник — блок программного сигнала, 21 — синхронизатор, 22 — 2б — перемножители, 27 — генератор случайных сигналов, 3Q 2h и 29 — экстр аполяторы нулевого порядка, 2652)8

Д

80 — нелинейное безынерционное звено (пресбразователь), 81 — генератор пилообразного напряжения: 82 и 88 — усилители, и 84 — сумматорр.

К, выходу замкнутого контура управления сптимизируемой системы подключены последовательно соединенные ключ 5, дискриминатор

10, формирователь импульсов 11, инвертор знака 12, блок дискретного переменного коэффициента 18, интегратор 14, ключ б и дискретный интегратор 15. Выход дискретного интегратора подключен к одному из входов сумматора 19, а к двум остальным его входам через ключи 8 и 7, соединенные с синхронизатором

21, подключены выходы блока 20 программного дискретного сигнала, который также соединен с синхронизатором 21.

Остальная часть схемы оптимизатора реализует управляемый коэффициент регулятора и устройство для изменения его по случайному закону.

Выход сумматора 19 подключен к одному из вхсдов перемножителя 22, вход которого соединен со входом перемножителя 28 и с моделью регулятора. Выходы этих перемножителей подсоединены к модели регулятора через сумматор 84. Второй вход перемножителя 28 соединен с выходом сумматора lб, ко входам которого подключены выходы сумматора 18 и перемножитель 2б. Вхсды перемнсжителя 2б соединены с генератором 27 и сумматором 17.

Ко входам этого сумматора подключены выходы перемножителя 24 и услилителя 88. При этом генератор 27 связан через последовательно соединенные ключ 9 и экстраполятор 29 со входом перемножителя 24. Второй его вход и вход усилителя 88 подключены к генератору

81. К выходу генератора 81 подключены входы перемножителя 25 и усилителя 82, выходы которых соединены с сумматором 18. Второй вход перемножителя 25 через последовательно соединенные экстраполятор 28 и нелинейный преобразователь 80 связан с выходом ключа 9.

Ключ 9, генератор 81, ключ 5, инвертор знака

12, блок 18, интегратор 14, ключ б, экстраполятсры 28 и 29 связаны с синхронизатором 21.

Часть параметрического синтезатора, реализующая управляемый, меняющийся по случайному закону оп1имизируемый коэффициент регулятора, работает следующим образом.

Генератор 27 генерирует случайный сигнал с математическим ожиданием, равным нулю, и с корреляционной функцией, соответствующей случайному изменению параметра. Ключ 9 замкнут, генератор 81 заперт сигналом с синхронизатора 21. В результате на выходе сумматора lб напряжения нет. По сигналу с синхронизатора 21 размыкается ключ 9 и на выходе генератора 81 появляется сигнал. При этом на выходе экстраполятора 29 будет зафиксирован случайный уровень напряжения, имевший место на выходе генератора 27 в момент размыкания ключа 9. В результате на выходе сумматора 17 образуется пилообразное случайное напряжение со средним значением наклона, определяемым коэффициентом А1 усиления усилителя 88, и случайным отклонением наклона, зависящим от напряжения на выходе экстраполятсра 29.

Случайный сигнал с ключа 9 поступает также на нелинейный преобразователь 80, в результате чего ка его выходе образуется сигнал, некоррелированный или слаоо коррелированный с выходным сигналом генератора 27, 10 Поэтому при размыкании ключа 9 на экстраполяторе 28 также возникает случайный уровень, слабо коррелированный с выходным напря>кением экстраполятора 29. Этот уровень подается на перемножитель 25, и на выходе

15 сумматора 18 образуется также случайный пилообразный сигнал. Напряжение с выхода генератора 27 перемно>кается со случайным пилообразным сигналом на выходе сумматора 17, в результате чего выходной сигнал перемножителя 2б оказывается случайным, увеличивающимся по разиаху во времени по линейному закону со случайным коэффициентом наклона.

После суммирования этого напря>кения в сумматоре 1б с линейно меняющимся сигналом со случайным наклоном, который образован на выходе сумматора 18, образуется новое случайное напряжение. Это напряжение представляет собой случайный сигнал с линейно возрастающим математическим ожиданием, с чс возрастающей во времени дисперсией, и приближающийся по своим свойствам к процессам с сильным перемешиванием, Таким образои, случайный коэффициент системы реализуется перемно>кителем 22, на вто35 рой вход которого подан сигнал с сумматора

19, представляющий собой оптимизируемое начальное значение п0 случайного параметра, и вышеуказанными блоками в сочетании с перемножителем 28, на второй вход которого по40 ступает сформированный описанным образом сигнал. После подачи сигналов с выходов перемножителей 22 и 28 на сумматор 84, где сигнал с перемножителя 23 вычитается, указанная совокупность блоков реализует случайный

45 параметр или коэффициент регулятора, меняющийся во времени по закону, имеющему место в большинстве практических случаев и приближающемуся к процессам с перемешиванием, 5р Оптимизатор работает следующим образом.

При включении оптимизатора начинает работать замкнутый контур, .состоящий из регулятора 8 и объекта 4. На вход перемножителя

22 поступает сигнал, равный qa IO) + а (1), где

55 т (О) — начальное значение случайного оптимизируемого параметра, устанавливаемое на дискретном интеграторе 15, а а(1) — значение программного сигнала с блока 20 в первомтакте, поступающего через ключ 8. При этом ключ

60 5 закрыт, и выходной сигнал системы не поступает в схему. Генератср 81 заперт. Через время, необходимое для установления процессов в основном контуре, замыкается ключ 5.

Открывается генератор 81 и, параметр q (t)

65 регулятора начинает изменяться по случайнО10 му закону, как было описано выше. На выходе дискриминатора 10 образуется сигнал, повторяющий выходную величину объекта, если она лежит в заданных пределах Х „, Х,„, и равный нулю, если выходная величина находится вне этого интервала. Далее сигнал поступает на формирователь импульсов 11, превращающий его в последовательность прямоугольных импульсов, суммарная длительность которых равна времени нахождения данной координаты в диапазоне Х,„, Х,„. Эти импульсы через инвертор 12, полярность импульсов на выходе которого может управляться сигналом с синхронизатора 21, изменяются в а(1) раз, где а (1) — значение коэффициента передачи блока дискретного переменного коэффициента в первом такте. Выходная величина интегратора через некоторое время Т оказывается равной а (1)(Т" (т)о (О) + а (1))), в это время закрывается по команде с синхронизатора ключ 5. Далее по команде с синхронизатора 21 через ключ 7 к сигналу qo (О) прибавляется сигнал — а (1), инвертор переключается на противоположную полярность выходных импульсов, и открывается ключ 5.

Через время Т сигнал на выходе интегратора 14 оказывается равным а (1)(T (qo (0) +

+а (1) — Т (т)о (О)+а(1))). Далее замыкается ключ б, и на выходе дискретного интегратора

15 образуется величина т)о (О) + а (1) (Т": (go (О) +

+ а (1)) — Т (т)ю (О) + а,(1)) ).

Эта величина представляет собой значение коэффициента go (1), уточненное после первого цикла приближения и являющееся исходным для второго цикла. Случайный параметр генерируется в каждом такте.

В результате аналогичных операций в конце второго цикла получаем величину т)е (2) = т1ю (1) + а (2) (Т" (qo (1) +

+ а (2)) — Т" (т1с (1) — а (2)) ).

С увеличением числа таких циклов величина

qo начального значения случайного параметра стремится к значению, обеспечивающему мак15

З0

45 симум времени Т. "или вероятности Р нахождения координат системы в заданных пределах с учетом случайного дрейфа параметров во времени.

Последовательное определение qo всех остальных параметров регулятора происходит аналогично. Этот процесс сходится с вероятностью, равной единице.

Предмет изобретения

Параметрический синтезатор для систем автоматического управления с настраиваемой моделью регулятора, содержащий синтезатор параметров регулятора с перемножителем, подключенным к выходному зажиму регулятора, и синхронизатором, ключи, сумматоры и перемножители, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения начальных значений параметров регулятора по критерию максимума вероятности нахождения выходной координаты в заданных пределах и повышения надежности работы в условиях случайного изменения ее параметров во времени, в нем установлены перемножитель с сумматором, подсоединенным к выходу перемножителя синтезатора, подключенньш к выходному зажиму модели, генератор случайного сигнала с ключом и перемножителем-сумматором, генератор пилообразного напряжения с подключеннными к нему параллельными связями двумя идентичными цепями из перемножителя и сумматора, охваченных усилительным звеном, два экстраполятора нулевого порядка с выходными зажимами, связанными со вторыми зажимами этих перемножителей и с общим входным зажимом, подсоединенным к синхронизатору и ключу генератора случайного сигнала, выходной зажим которого связан с одним экстраполятором непосредственно, а с другим — через нелинейный преобразователь, причем выходы сумматоров двух последних перемножителей подключены к первому перемножителю с сумматором соответственно через перемножитель и сумматор генератора случайного сигнала и через отдельный сумматор.

265218

Составитель И, Н. Шувалова

Редактор Л. А. Утехина Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 1616/14 Тираж 480 Подписное

ННИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Я(-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2