Устройство для оптимального по быстродействию управления
О Il И С А H И Е (i)) 442452
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сова Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.02.73 (21) 1880581!18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 05.09.74. Бюллетень № 33
Дата опубликования описания 18.07.75 (51) М. Кл. G 05Ь 11, 16
Госудорстовииы0 комитет
Совета Министров СССР до делам изобретении н открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения
Е. Г. Извольский, В. П. Кузин и Е. М. Табачный (71) Заявитель
Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПО
БЫСТРОДЕЙСТВИЮ УПРАВЛEHИЯ
Изобретение относится к автоматике. Устройство может быть использовано для обеспечения оптимального по быстродействию режима управления (т. е. минимального времени управления при ограниченной располагаемой скорости сервомотора) объектом, передаточ ная функция которого имеет вид .о(Ф = (1) где К,п — коэффициент усиления объекта;
Т вЂ” постоянная времени объекта.
При этом скорость сервомотора постоянна, и динамика сервомотора определяется уравнением интегрирующего звена.
Известны устройства для автоматического управления, содержащие последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель — с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора.
Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит нелинейный преобразователь и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый и второй входы — соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразователь к выходу выпрямителя.
Это позволяет обеспечить оптимальное по быстродействию управление объектом с передаточной функцией (1) независимо от вариа10 ций постоянной времени объекта.
На чертеже изображена функциональная схема устройства.
Устройство содержит сумматор 1, релейный усилитель 2, сервомотор 3, элемент сравнения
15 4, задатчик выходной величины 5, измеритель выходной величины объекта 6, дифференциатор 7, выпрямитель 8, блок умножения 9, нелинейный преобразователь 10, измеритель выходной величины сервомотора 11, блок умно20 жения 12.
Устройство работает следующим образом.
При подаче управляющего воздействия х„„- задатчик 5 выдает на элемент сравнения
4 электрический сигнал, пропорциональный
25 задающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с сигналом с измерителя 6. Сигнал ошибки с элемента сравнения идет на один из входом сумматора 1 и на дифференциатор 7.
После дифференцирования, выделения моду30 ля сигнала в выпрямителе 8 и умножения иа
442457
35
55 теля! ° l(— ) 2Кр
КобКр Т(— Sign=-) + In 1-+- К— К
Ко 6Кр
1и (, у,. д.,1
КобК, Т(— sign=-) 0,5
КобКр сигнал с измерителя 6 в блоке умножения 9
I= l(— ) сигнал, пропорциональный --- -- — - . по2Кр дается на один из входов блока умножения 12.
Ко второму входу блока умножения с выпрямителя 8 через нелинейный преобразователь
10 подводится сигнал, пропорциональный значению функции F (! С блока КобКр / умножения произведение сигналов пропорциональных
К„Кр " 2Кр идет на второй вход сумматора 1, формирующего функцию переключения а=-"+ — „,.-- F К К, (2) где: Кр — постоянная скорость сервомотора, а в=х„ — х. Поскольку в данном случае выходная величина сервомотора
T;+=- — х.„. б и уравнение фазовой траектории на первом интервале управления определяется известным выражением я — Т=+КобК .T s>gng 1п,, ;< 1+ = sign@ +х„„, (4)
КобКр а также учитывая, что на первом интервале
signa= — sign К К == — sign.-, (5) об р то из (3), (4) и (5) следует, что б == — KpT sign g 1п 1+ Яфпд =
КобКр
+ Кр7 signs In 1 (6)
КобКр /
Характеристика нелинейного преобразовао
F !1 определяется выражением
КобКр /
"(I..:;)=
То
To — КобКрТ (Sign к) In 1 + К К Т об р
Подставив выражения для F и о в выражение алгоритма переключения (2), получим, что функция переключения : — "- + Т - — Koá pT (sign s) 1n 1 + К К (8) с точностью до постоянного множителя
К„бКрТ совпадает с известной опмитальной, в смысле времени, функцией переключения.
Таким образом, алгоритм (2) обеспечивает оптимальное по быстродействию управление, причем, так как для его реализации не требуется априорной информации о значении постоянной времени Т объекта 13, оптимальное управление гарантируется при лютых вариациях параметра Т.
Ссрвомотор, включенный релейным усилителем, двигаясь в зависимости от знака входного сигнала g в ту. или иную сторону с постоянной скоростью, перемещает орган управления, воздействующий на объект. Объект управления изменяет значение своей выходной (регулируемой) координаты. В момент, когда регулируемая координата достигает значения х=х,„,;, сигнал с элемента сравнения становится равным нулю. Сигнал на входе в релейный элемент также становится нулевым, сервомотор отключается, и объект останавливается.
Предмет изобретения
Устройство для оптимального по быстродействию управления, содержащее последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель — с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью обеспечения минимального времени регулирования инерционным объектом первого порядка при вариациях его постоянной времени, оно содержит нелинейный преобразователь и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый и второй входы — соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразователь к выходу выпрямителя.
442457
Сссг;.зи слв 3. Марксва
Техред В. Рыбакова
Корректор Л. Котова
Редактор Б. Федотов
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1515/6 Изд. М 465 Тираж 760 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5
