Релейное устройство для кусочно-линейного управления

 

ОЛИ АНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23,11.73 (21) 1970663/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.75. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 16.03.76 (51) М. Кл. б 05b 11/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР

r53) УДК 621.3(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

E. Ф, Волков, А. С. Иванов, Э. С. Сергеев, В. Б. Яковлев и А. Е, Яковлева

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для решения задачи квазиоптимального по быстродействию управления с заданной точностью при вариации параметров и может быть применено в различных автоматических системах, описываемых дифференциальными уравнениями и-го порядка (n)3), в частности, в электромеханических следящих системах различных производственных механизмов.

Известно релейное устройство для кусочнолинейного управления в тт интервалов, содержащее логический блок, выход которого соединен с релейным элементом, а один из входов через блок определения знака управления на первом интервале подключен к выходу блока измерения начального состояния объекта, и нелинейных функциональных преобразователей, первые входы которых соединены с блоком измерения начального состояния объекта, а другие /е входов связаны с соответствующими выходами блока измерения текущих координат объекта, выходы n — 1 нелинейных функциональных преобразователей подключены к входам логического блока.

Однако известное устройство применимо лишь для объектов со стационарными параметрами. Изменение параметров объекта приводит к нарушению условий оптимальности.

При этом для соблюдения условий оптима,пьности необходимо пересчитать нелинейные функциональные зависимости и реализовать их заново в управляющем устройстве. Таким образом, применение такого устройства без

5 перенастройки, например, для серийных объектов, имеющих конструктивный разброс параметров и их вариацию во времени, нецелесообразно вследствие снижения показателей качества.

10 Целью изобретения является повышение точности работы устройства и расширение области его применения.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит линейный преобразователь и

15 сумматор, выход которого подключен к входу логического блока, а входы соответственно к выходу и-го нелинейного функционального преобразователя и к выходу линейного преобразователя, k входов которого соединены с со20 ответствующими выходами блока измерения текущих координат объекта, и, кроме того, нелинейный функциональный преобразователь содержит и — 1 кусочно-линейных аппроксиматоров, первые входы которых соединены с

25 первыми входами преобразователя, блок сравнения и и — 1 схему сравнения, выходы которых связаны с соответствующими входами блока сравнения, подключенного к выходу преобразователя, первые входы схем сравне30 ттття соединены с выходами соответствуюших

497559 кусочно-линейных аппроксиматоров, а второй вход каждой схемы сравнения связан с соответствующим из Й входов преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Она содержит линейный преобразователь 1, в который входят усилители 2 и схемы сравнения 3 и 4, нелинейные функциональные преобразователи 5, содержащие кусочно-линейные аппроксиматоры б, схемы 7 сравнения и блок

8 сравнения, причем каждый кусочно-линейный аппроксиматор б содержит схемы сравнения 9, усилители 10, кусочно-линейные преобразователи 11, выпрямители 12 и блок 13 сравнения, логический блок 14, сумматор 15, релейкый элемент 16, блок 17 определения знака управления на первом интервале, блок

18 измерения начального состояния объекта и блок 19 измерения текущих координат.

Устройство работает следующим образом.

Информация о начальном состоянии от блока 18 измерения начального состояния объекта одновременно поступает на и нелинейных функциональных преобразователей 5 и на блок 17 определения знака управления на первом интервале. Выходная величина последнего через логический блок 14 поступает на вход, релейного элемента 16, с выхода которого управляющее воздействие подается ка объект.

Логический блок 14 осуществляет последовательную коммутацию выходов нелинсйных функциональных преобразователей 5 с входом релейного элемента 16. Релейный элемент 16 остается в первом состоянии до тех пор, пока выходная величина первого нелинейного функционального преобразователя 5 не обратится в нуль. Каждый из n — 1 нелинейных функциональных преобразователей реализует аппроксимацию соответствующей области переключения, являющейся совокупностью точек i-ого (i = 1, ..., n — 1) переключения для всей области изменения параметров, в функции от начальных условий. Указанные области переключения аппрокснмируются в управляющем устройстве кусочно-линейкой зависимости, содержащей т участков аппроксимации, причем в зависимости от начальных условий изменяются координаты сопряжения отдельных участков (при этом соответствующие участки аппроксимирующих кривых параллельны при всех начальных условиях).

В функции начальных условий в релейном устройстве происходит смещение проекций аппроксимирующих кривых на фазовые плоскости x<>Ix<» (=0, ..., n — 1; i+Ä, реализуемых кусочно-линейными аппроксимг..-орами б. Каждый кусочно-линейный аппроксиматор 6 содержит m цепей (в соответствии с числом участков аппроксимации). Информация о состоянии координаты xl l снимается с j-го выхода блока

19 измерения текущих координат объекта, через усилитель 10 поступает на один из входов схемы 9 сравнения, на другой вход которой поступает выходная величина кусочно-линей1О

)5

65 ного преобразователя 11. Выпрямители 12 совместно с кусочно-линейными преобразователями 11, на вход которых поступает информация о начальном состоянии объекта от блока

18 измерения начального состояния, формируют точки сопряжения участков прямых в функции от начального состояния, а общий блок 13 сравнения, осуществляя «сшивание» отдельных участков, формирует проекцию кусочнолинейной кривой на плоскости x > х, выходная величина указанного блока сравнения первого кусочно-линейного аппроксиматора 6 сравнивается на первой схеме 7 сравнения с значением координаты объекта, снимаемой с выхода блока 19 измерения текущих координат объекта. Равенство нулю выходной величины этой схемы сравнения соответствует попаданию проекции изображающей точки системы, в плоскости х®х на первую переключающую кривую. Аналогично работают остальные цепи нелинейного функционального преобразователя 5, осуществлящие реализацию проекций переключающей кривой соответственно на плоскости х©х, ..., хо х " — . Равенство нулю выходной величины нелинейного функционального преобразователя 5 (нуль на выходе блока 8 сравнения соответствует попаданию изображающей точки системы на первую переключающую кривую, в соответствии с чем осуществляется переключение релейного элемента 16 в другое устойчивое состояние, а логический блок 14 подключает к входу релейного элемента 16 выход другого нелинейного функционального преобразователя 5, осуществляющего аппроксимацию в функции от начального состояния совокупности точек второго переключения для всех возможных значений параметров системы. Равенство нулю выходной величины второго нелинейного функционального преобразователя 5 соответствует попаданию изображающей точки системы на указанную переключающую кривую, в соответствии с чем релейный элемент 16 переключается в новое устойчивое состояние, а логический блок 14 осуществляет коммутацию входа релейного элемента 16 с выходом следующего нелинейного функционального преобразователя 5. Выходная величина последнего нелинейного функционального преобразователя суммируегся на сумматоре 15 с выходной величиной линейного преобразователя 1, который служит для стабилизации конечного состояния системы, так как кусочно-линейные кривые, аппроксимирующие в фазовом пространстве системы указанные области переключения, расположены таким образом, что они не проходят через точку конечного состояния системы. Выходная величина этого сумматора обращается в нуль при попадании изображающей точки системы на последнюю n — 1 переключающую кривую, в соответствии с чем релейный элемент 16 переходит в новое состояние и остается в нем до тех пор, пока изображающая точка системы не попадает на линию стабилизации, после чего начнется движение системы в скользящем ре497559

Составитель В. Васильев

Текред 3. Тараненко

Редактор В. Булдаков

Корректор И». Позияковская

Заказ 324/8 Изд. № 2089 Тираж 859 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Л!иннстров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 жиме. В последнем состоянии логический блок 14 остается до начала следующего цикла управления.

Предмет изобретения

Релейное устройство для кусочно-линейного управления в и интервалов, содержащее логический блок, выход которого соединен с релейным элементом, а один из входов через блок определения знака управления на первом интервале подключен к выходу блока измерения начального состояния объекта, и нелинейных функциональных преобразователей, первые входы KQTopbIx соединены с блоком измерения начального состояния объекта, а другие k входов связаны с соответствующими выходами блока измерения текущих координат объекта, выходы и — I нелинейных функциональных преобразователей подключены к входам логического блока, отл ич а ю щееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, устройство содержит ли ейный преобразователь и сумматор, выход которого подключен к входу логического блока, а входы соответственно к выходу n.-ro нелинейного функционального преобразовате5 ля и к выходу линейного преобразователя, k входов которого соединены с соответствующими выходами блока измерения текущих координат объекта.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

10 тем, что нелинейный функциональный преобразователь содержит n — 1 кусочно-линейных аппроксиматоров, первые входы которых соединены с первыми входами преобразователя, блок сравнения и и — 1 схему сравнения, выхо15 ды которых связаны с соответствующими входами блока сравнения, подключенного к выходу преобразователя, первые входы схем сравнения соединены с выходами соответствующих кусочно-линейных аппроксиматоров, 20 а второй вход каждой схемы сравнения связан с соответствующим из k входов преобразователя.