Устройство для оптимального по быстродействию управления

 

О П И С А Н И Е (и) 447683

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сееетсаа

Социалистических

Реснублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.02.73 (21) 1881018/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.10.74. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 09.06.75 (51) М. Кл. б 05b 11/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения

E. Г. Извольский, В. П. Кузин и Е. М. Табачный (71) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЪНОГО

ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для обеспечения оптимального по быстродействию режима управления (т. е; минимального времени управления при ограниченной располагаемой скорости сер вомотора) объектом, передаточная функция которого имеет вид

+ o6 (Р):

T +-1 где: К,I; — коэффициент усиления объекта, Т вЂ” постоянная времени объекта.

Скорость сервомотора постоянна, и динамика сервомотора определяется уравнением интегрирующего звена.

Известные устройства для автоматического управления содержат соединенные последовательно сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель выходной величины сервомотора, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых присоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель — с первым входом первого блока умнозкения, второй вход которого подключен к измерителю выходной величины сервомотора, а выход — ко второму блоку умножения, соединенному с нелинейным преобразователем, и выход которого связан со вторьгм входом сумматора.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит второй вы5 прямитель, вход которого соединен с выходом измерителя выходной величины сервомотора, а выход подключен ко входу нелинейного преобразователя.

Это позволяет обеспечить минимальное вре10 мя регулирования инерционным объектом первого порядка при вариациях его коэффициента усиления, На чертеже приведена функциональная схема устройства. Оно содержит сумматор 1, ре15 лейный усилитель 2, сервомотор 3, элемент 4 сравнения, задатчик 5 выходной величины, измеритель 6 выходной величины объекта, дифференциатор 7, выпрямитель 8, блок 9 умножения, измеритель 10 выходной величины сер20 вомотора, выпрямитель 11, нелинейный преобразователь 12, блок 13 умножения и инерционный объект 14 первого порядка.

При подаче управляющего воздействия х3яд, задатчик 5 выдает на элемент 4 сравнения

25 электрический сигнал, пропорциональный за. дающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с сигналом, идущим с измерителя 6. С выхода измерителя сравнения сигнал ошибки идет на один из входов сумматора 1 и на диф30 ференциатор 7. После дифференцирования, вы447683

2К Кт

Т-. + 5 — А о,д (2) о

Коб

= — КрТ (signs)ln 1— т. е. или деления модуля сигнала в выпрямителе 8 и перемножения с сигналом, идущим с измерителя 10, в блоке 9 умножения сигнал, пропор)3) — (Pi циональный, подается н а один из гк, входов блока 13 умножения, На второй вход блока умножения подводится сигнал, проходящий с выхода измерителя 10 через выпрямитель 11 и нелинейный преобразователь 12 и пропорциональный значению функции

F . После перемножения сигнакт ь (gI1— - q лов, пропорциональных Р(1 ) ) н

i к т ) гк, в блоке умножения 13 произведение этих сигналов идет на второй вход сумматора 1, формирующего функцию переключения где Кр — постоянная скорость сервомотора, а

Е = Х33Д вЂ” Х.

Поскольку в данном случае выходная величина сервомотора и уравнение фазовой траектории на первом интервале управления определяются известным выражением — T-=+ К,бКрТ sign g ln >( < 1 + sign g + хэад (3) а также учитывая, что на первом интервале

sign g= :— $1Яп (3/Коб/ р) — sign (4) выражений из (2), (3) и (4) следует, что

5 = — К Т (signg) ic (1+ — signg) =КобКр

=(— signg)in(i — (. )) + КбК Y КТ

-1у !

Характеристика нелинейного преобразоватео ля Р () определяется выражением

1 Крт б

5 р() ——

То — КобКрТ (sign g) 1п 1 + об p1/

1К К

10 (g () — о(2К вЂ” +1 1+

15 0,51 In 1 Ф

Подставив выражения для «F» и «6» в выражение алгоритма переключения (1), получим, что функция переключения

+ 1 -. КобКр1 (sign 3) tn 11+ К К

Коб Кр с точностью до постоЯнного множителЯ К,бКрТ совпадает с известной оптимальной (в смысле времени) функцией переключения.

Таким образом, алгоритм (1) обеспечивает оптимальное по быстродействию управление.

Причем, так как для его реализации не требуется априорной информации о значении коЭффнцИЕНта уСИЛЕНИя ОбЪЕКта Коб, ОПтИМаЛЬное управление гарантируется при любых

ВаРИаЦИЯХ ПаРаМЕтРа Коб.

Релейный усилитель 2, в зависимости от

З5 . знака входного сигнала g, включает сервомотор 3, начинающий движение в одну или другую сторону с постоянной скоростью Кр. Сервомотор перемещает орган управления, воздействующий на объект, Объект управления

40 изменяет значение своей выходной (регулируемой) координаты. В момент достижения регулируемой координатой значения х = ходд сигнал с элемента сравнения становится равным нулю. Сигнал на входе в релейный уси45 литель также становится нулевым. При этом сервомотор отключается и движение объекта прекращается.

Предмет изобретения

Устройство для оптимального по быстродействию управления, содержащее соединенные последовательно сумматор, релейный уси55 литель, сервомотор и измеритель выходной величины сервомотора, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым

60 входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель — с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к измерителю выходной величины сервомотора, а

65 выход — ко второму блоку умножения, соеди447683

Составитель 3. Маркова

Редактор Е. Кравцова Техред Т. Миронова Корректор Н. Аук

Заказ 1339/10 Изд. № 525 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ненному с нелинейным преобразователем, и выход которого связан со вторым входом сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения минимального времени регулирования инерционным объектом первого порядка при вариациях его коэффициента усиления, оно содержит второй выпрямитель, вход которого соединен с выходом измерителя выходной величины сервомотора, а выход подклю5 чен ко входу нелинейного преобразователя.