Двухмерная электромеханическая экстремальная система

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬСТВУ

Союз Coaerewll

Социалистических

Республик 565284 (61) Дополнительное к авт. своед- ву— (22) Заявлено 10.03.75 (21) 2111967/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Пр иоритет-— (43) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 20.10.77 (:51) М.Кл е б 05В 13/00

Государственный нометет

Совета Министров СССР оо делам неооретеннй и открытнй (53) УДК 62-50(088.8) (72) Автор изобретения

Ю. Б. Степанов (71) Заявитель (54) ДВУХМЕРНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ

ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к многомерным поисковым системам электремального регулиро ванадия с синхронным детектированием.

Известны много мерные непрерывные поисковые системы экстремального регулирования (СЭР) с синхронным детекти ро ванием, в которых поисковый сигнал формируется с помощью внешнего модулирующего воздействия, вырабатываемого специальным генератором поиGKOBOl.о сигнала (1, 2). Эти известные системы имеют сложную схему и,,как следствие, низкую надежно|сть. Наиболее близким к изобретению техническим решением я вляется двухмерная электромеханическая э кстремальная система, содержащая синхронные де текторы,;входы которых связаны с исаолнительными элементами и объектом с экстремальной характеристикой, а выходы — с входами су|мматоров, дифференцирующие бло ки и сумматоры в каждом канале f3). Однако наличие,генератора поисковых сигналов ведет к услож|нению и понижению надежности известной системы.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение схемы. В аредложенной системе это достигается тем, что она сскдержит фазосдвигающий блок, нелинейный блок типа «ограничеиие» и звено с фазовыи запавдыван ием, причем,пер вый выход,первого дифференцирующего блока через фазосдвита2 ющий блок соединен с вторым сумматором, а второй выход через нелинейный блок и звено с фазовым запаэдьвванием — c,,ïåðiâûì сумматором.

На чертеже приведена блок-схема предложенной си стомы.

Она содержит: 1 — объект с экстремальной характеристикой (хь х2, t); 2 и 3 — синхро н ные .детекторы; 4 и 5 — исполнительные щ элементы; б и 7 — дифференцирующие блоки; 8 и 9 — сумматоры; 10 — нелинейнын блок типа «ограничение»; 1.1 — звено с фазовым запаздыванием; 12 — фазосдвпгающпй бло,к.

Метод синхронного,детектирования с модуляцией является наиболее распространенным методом отыскания экстремума, базирующимся на методе градиента, в СЭР с многомерным объектом. Работа каналов и дентична.

Синхронный детектор 2(3) выполняет операцию умножения выходной величины F объекта 1 на поисковый сигнал х,, (х., ) и уореднения,по времени полученного произведения.

Ра бочий сигнал хр, (хр, ) с синхронного де25 тектора, пропорциональный частной произэР в но,-, — (), поступает на исполнизх,, эх, / тельный элемент 4(5), который обеспечивает

ЗО медленное, относительно сигнала х р, изменеV(G) n )

У(вп ) 1

3 ние входной координаты объекта х1 (хг) в соответствии с выходом синхронного детектора.

Сигнал х, выделенный ди фференцирующим блоком 7, суммируется с сигналом х> синхронного детектора 3 на сумматоре 9, образуя тем самым охват исполнительного элемента 5 отрицательной скоростной обратной

dx, связью. Сипнал х1 =, выделенный диффеdt ренцирующим блаком 6 и ограниченный по величине нелинейным блокам 10 поступает,на звено с фазавым запаздыванием 11. На сумматоре 8 происходит суммирование выделенного сигнала хп с сигналом хр оинхранного детектора 2. Сигнал xI поступает также через фазосдвигающий блок 12 íà вход сумматора 9.

Наличие фазаваго сдвига при ап ределенных значениях усиления сигнала х1 делает линейную часть внутреннего контура, о бразованного путем охвата исполнительного элемента скоростной обратной связью, неустойчивой.

Присутствие нелинейного блока типа «oirpaничение» ограничивает амплитуду автоколеб аний.

Из теории нелинейных систем (метод аа!рмонической линеаризации) известно п р иближенное условие существавания автоколебаний в контуре, содержащем линейную часть и нелинейный блок

1 + Wn÷. (j(n) 1 н.э, (А) = О, пде IV,., (1в) —,передаточная фуикция линейной част и внутреннего контура;

1н., (А) = g (A) — эквивалентный,комплексный:коэффициент усиления нелепей ного блока типа «ограничение».

Так.как между. нелинейным блоком и выходам исполнительного элемента находится л инейная часть, являющаяся фильтром |низких частот, то поисковые,колебания на входе объекта близки iIIo форме к гармоническим.

Требуемые |параметры а втоколебаний (частота,и амплитуда) определяются величиной фазо|вого сдвига звена с фазовым за паз дыванием, характеристикой нелинейного блока и коэффициентом усиления ipalsoм кнутого внутреннего контура. Частота автоколебаний, используемых в,качестве механических поисковых сигналов, должна,в,несколыко раз превышать верхнюю частоту спектра рабочего сигнала хр, с синхронного детектора, что делает внутренний контур а втономным огнос ителыно изменений параметров объекта.

Требуемое фазавое за паздывание ф в реализуемое фазосдвигающим блаком, определяется с учетом частотных свойств внутреннего устойчивого контура .по формуле

q> („) = — (л+ arctg где У (con ),и V (оn ) — соответственно вещественная и мнимая част и частотной характе5

1 0

Зо

4 ристи Ки внутреннего устойчивого конту ра На поисковой частоте ап . предложенная система может быть ис,пользована без генератора поискового сигнала в случае большего количества регулярных поискавых воздействий (и ) 2). В этом случае на входе объекта формируются комбинированные сигналы, сочетающие фазавое с частотным. Для объекта ива д ратичной формы с и вхо(дапми,в этом случае поисковые сигналы имеют вид

Хп,=Хп, в|ПИ и t, Хп = Хп,„ СОЬОЭп t, Хп„— и,„ З1ПЗО) и t),Х„, — Хп СОЗЗОЭ и tó ° ° ° у

X„ZI = Х,, SIIInm n t, Хп„= Х,„, П

cos ((n — 1) а и t).

Реализация предложенной системы, обеспечивающей высокое быстродействие, осуществляется с помощью минимального кол ичества дополнительных, пассивных элементов, что позволяет значительно упростить ее,,понизить стоимость,и лавысить надежность.

К оснавным преимуществам Dîcò ðoåíHÿ предложенной системы без генератора поискового сигнала, в которой регулярные механические поисковые сигналы с фазовым,разделением сипналов формируются внутренним автаколебательным контуром в одном из каналов, следует отнести отсутствие дополнительной специализированной аппаратуры, необходимой для формирования и подачи в систему регулярных .поисковых сигналов, а также возможность реализации поисковых сигналов с помощью минимального количества дополнительных пассивных элементов и обеспечения IBbIcolKQI быстродейcTBIHH по отношению к входному сигналу.

Первые,два преимущества обес печ ивают сравнительную простоту структуры и реализацию системы со всеми вытекающими отсюда выводами. В частности, такая система имеет сравнительно хорошую надежность и низкую стоимость, Результаты BciIIbITBHIHH макета показали надежность работы СЭР с механическим автоколебательным,поисковым сигналом IIlpH наличии объекта квадратичной формы и позволяют сделать BbIIBop о целесообразности ее применения 1в новых разра боpKax.

Предложенная экстремальная система,может быть использована при большем количестве регуля!р ных поисковых сигналов в случае формирования комбинированных автаколебательных поисковых сигналов, сочетающих фазовое раз деление с частотным.

Формул а изоб1р етени я

Двухмерная электромеханическая экстремальная система, садержащая два синхронных детектора, входы которых связаны с соответствующими исполнителыными элементами и объектом, а выходы — с входами сумматорав, два днфференцирующих блака и два сумматора, иричем входы,дифференцирующие

565284

Составитель Ю. Степанов

Текред В. Рыбакова

Редактор Л. Тюрина

Корректор О. Тюрина

Заказ 6249 Изд, Хо 585 Тираж 1109

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

МОТ, Загорский филиал

5 блоков соединены с выходами исполнительных элементов, а выход второго дифференцирующего блока — с одним из входов второго сумматора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы и повышения ее надежности, она содержит фазосдвигающий блок, нелинейный блок типа «ограничение» и звено с фазовым запаздыванием, причем первый выход первого дифференцирующего блока через фазосдвигающий блок соединен с вторым сумматором, а второй выход через нелинейный блок и звено с фазовым запаздыванием — с первым сумматором.

Источники пнформац!и1, принятые во внимание при экспертизе

1. «Со в!ременные методы проектирования систем а втоматичеокого у правления». Под ред. Б. Н. Петрова, В. В. Солодовникова и

Ю. И. Топчиева. М., Машиностроение, 1967, с. 204 — 205.

2. «Самонастраивающиеся системы». Под ред. П. И. Чинаева. Киев, «Наукова думка», 10 1969, с. 37 — 40.

3. Ивахненко А. Г. Кибернетические системы с,комбинированным управлением. Киев, Техника, 1966,