Система для моделирования динамических процессов в системах автоматического управления

 

О П И С А Н И Е р)64И26

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз боветских

Ссциплистическнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.02.77 (21) 2453261/I8-24 с присоединением заявки № (51) М.К .

G 05B 17/02

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (53) УДК 62-50(088.8) (45) Дата опубликования описания 30,01.79 по делам иэабретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Ардашов и Б. В. Кромский (71) Заявитель (54) СИ СТЕМА ДЛЯ МОДЕЛ И РОВАН ИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ

АВТОМАТИ ЧЕСКОГО УПРАВЛ ЕН ИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно — к аналоговым вычислительным устройствам, применяемым для моделирования дискретных систем, и может быть использовано при исследовании динамических процессов в дискретных системах управления (ДСУ),,в которых осуществляется формоимпульсное пр еоор азов ание.

Известны системы для моделирования динамических процессов в системах автоматического управления различного назначения, содержащие такие звенья как моделируемый объект управления, блок управления, сумматор, блок усиления, интегратор (1). Такие устройства могут быть использованы для моделирования лишь непрерывных систем управления. Это их недостаток.

Прототипом предложенной системы является система для моделирования динамических процессов в системах автоматического управления, содержащее усилители и сумматор,,входы которого соединены с выходами первого и второго усилителей, а выход соединен со входом моделируемого объекта управления, к выходу которого подсоединен первый вход третьего усилителя (2).

Недостаток известного устройства заключается в том, что область его применения ограничена, во-первых, возможностями мо- 3р делирования процессов только с фиксированными параметрами формоимпульсного преобразования h и а; и, во-вторых, техническими трудностями реализации устройства при моделировании низкочастотных процессов.

H.àëè÷èå жестких связей структуры известного устройства с параметрами моделируемого формоимпульоного преобразователя (h, а;) исключает возможность его использования при исследовании процессов преобразования в широком диапазоне изменения параметров h и а;. Всякий раз при изменении параметров h и а; необходимо менять структуру известного устройства, т. е. его состав и связи элементов, в частности, вводить дополнительные блоки запаздывания.

При моделировании низкочастоTHbIx процессов реализация известного устройства сопряжена с необходимостью использования конденсаторов и резисторов с большими значениями емкостей и сопротивлений, что представляет известные технические трудности.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка известного устройства, а именно — расширение области его применения путем обеспечения возможности моделирования динамических процессов

645126 в ДСУ в широком диапазоне изменения параметров формоимпульсного преобразователя и без перестройки структуры этого устройства.

Указанная цель достигается за счет того, что в известное устройство дополнительно введены последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым усилителями, и блок переключения, соединенный с одним из входов трех усилителей.

Это позволяет расширить область применения системы.

В оонову разработки системы положено использование приближенного эквивалентного представления ДСУ с формоимпульсной коррекцией в виде непрерывной моделии.

Предложенное непрерывное представление для систем с формоимпульоной коррекцией может быть получено, исходя из следующих соображений. Известно, что модель реального объекта управления, как непрерывного элемента системы автоматического управления, обладает свойствами фильтра низких частот, Если период дискретности Т, (интервал между двумя соседними моментами замыкания ключа) мал по сравнению с основными постоянными времени Т, модели объекта управления, т. е.

Те) То» де

1 й, «(Р) = — а, = ), (а, — ае 1) Е <1

1=2 (2) — ц — Т,.Р где д= о

ТО

h,Практическое использование приближенной непрерывной модели, включающей э вено с передаточной функцией вида (2), связано с известными трудностями, обусловленными необходимостью включения в схему модели элементов запаздывания аналото ДСУ можно рассматривать приближенно как непрерывную, в которой ключ заменен безинерционным усилителем с коэффицие нтом 1 Т,.

Условие (1) обычно выполняется на практике при моделировании динамических процессов в системах с инерционным объектом управления.

В общем случае функция веса S(t) формоимпульсного корректора отлична от нуля лишь на конечном интервале времени О( (t (T„a передаточная функция всегда трансцендентна. При многократной форме импульсов передаточная функция формоимпульсного корректора записывается в вигового или дискретного типа и необходимостью изменения структуры устройства при изменении формы импульсов.

Если в выражении (2) ехр(— i — Р)раз. То

5 h ложить в ряд Маклорена, и ограничиться первыми тремя членами ряда, тогда передаточную функцию разомкнутой системы автоматического управления с формоим10 пульсной коррекцией можно записать в виде

K (P) = об

То

Е=I

15 (21 — 1) аЕ

Е=I

Т, Р+

2h

20 (3i(i — 1) - ; 1) ае

+i=I тк Р, (3) где Wo|I(P) — передаточная функция моделируемого объекта управления.

В основу разработки структуры предлагаемого технического решения положено выражение вида (3). Структурная схема

З0 устройства для моделирования динамических процессов в САУ с формоимпульсным преобразователем показана на чертеже.

Устройство содержит первый усилитель 1 с коэффициентом

h

1 «

Е=1

К,=

h первый и второй дифференциаторы 2, 3; второй усилитель 4 с коэффициентом

Е» » (2i — 1) аЕ

i=1

К2

2 Ее «„аЕ

1 третий усилитель 5 с коэффициентом

h.

К, =g (Зi(е — 1)+1 ето)6Ь ае;

Е=I сумматор 6; моделируемый объект 7 управления; блок 8 переключения.

В системе с блока 8 переключения в зависимости от требуемых значений h и ае моделируемого процесса формоимпульсного преобразователя устанавливают соответствующие значения коэффициентов К1, К2 и

60 К3 в усилителях 1, 4, 5. При включении системы сигнал с выхода моделируемого объекта 7 управления усиливается и по трем цепям подается на входы сумматора 5: по одной цепи — непосредственно, по вто65 рой — через дифференциатор 2 и усилитель

645126

Формула изобретения

Составитель А. Лащев

Редактор Б. Герцен Техред А. Камышникова Корректоры: А. Николаева и Л. Корогод

Заказ 2472/8 Изд. М 126 Тираж 1014 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

4, по третьей — через ди фференциаторы 2, 3 и третий усилитель 5. С выхода сумматора 6 сигнал, эквивалентный результату формоимпульоного преобразования, подается на вход моделируемого объекта 7 управления. При исследовании процессов формоимпульсного преобразования с другими параметрами осуществляют перестройку коэффициентов Кь Кз и Кз в усилителях 1, 4, 5.

Поскольку предлагаемое устройство без каких-либо изменений может быть использовано при моделировании различных форм импульсной коррекции, чего нельзя сделать с помощью известного устройства, то тем самым расширяется область его применения и достигается цель, поставленная при разработке предлагаемого изобретения.

Устройство может быть использовано на этапе проектирования дискретных систем управления с формоимпульсной коррекцией при поиске оптимального варианта формы импульсного преобр азователя.

Система для моделирования динамических процессов в системах автоматическо5 го управления, содержащая усилители и сумматор, входы которого соединены с выходами первого и второго усилителей, а выход соединен со входом моделируемого объекта управления, к выходу которого

10 подсоединен первый вход третьего усилителя, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения устройст ва, оно содержит последовательно соединенные первый и второй дифференциаторы, 15 выходы которых соединены соответственно с первым и вторым усилителями, и блок переключения, соединенный с одним из входов трех усилителей.

Источники информации, 20 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ма 524196, кл. G 06G 7/48, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 516056, кл. G 05В 17/02, 1976.