Система управления

 

7328() 8

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сс1циапистичесмих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.77 (21) 2557027/18-24 (51)м. Кл.2

G P5 В 11/01 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР но делам изобретениИ и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень М9 17

Дата опубликования описания р5р58р (- З) НЖ 6250 (088>8) (72) Авторы изобретения

В.A.Ñòàìáoëè и В.П.Икондин (7() Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике оптимального автоматического управления объектами с изменяющимся измеряемым запаздыванием и может быть использовано для управления технологическими процессами в химической, металлургической, металлообрабатывающей и других отраслях народного хозяйства.

Известна система автоматического управления объекта, имеющего изменяющееся измеряемое запаздывание в измерении, которая базируется на самонастраивающем упредителе Смитта и соДержит так же регулятор модели объекта, модель инерционной части объекта и блок временных задержек, включенные в обратную связь регулятора и настраиваемые в соответствии ф изменяющимся запаздыванием в измерейии (1). Из-за наличия контура положительной обратной связи в этой системе управления возможно возникновение незатухающих колебаний.

Наиболее близким техническим ре. шением к предложенному является квазиоптимальная система управления (2), содержащая блок измерения запаздывания, вход которого соединен с выходом объекта управления, первый, второй и третий блоки регулируемого запаздывания, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом интег-ратора и дифференциатора.

Однако и такая система компенсирует изменяющееся запаздывание только в измерении и не может быть использована для управления объектами с изменяющимся запаздыванием в управлении и, кроме того, имеет низкую точность и неустойчивость.

Цель изобретения — повышение устойчивости, точности и быстродействия (5 системы, а также расширение ее функциональных воэможностей, . Указанная цель достигается тем, что в систему введены второй сумматор, блок управления, блоки умножения и функциональный -преобразователь, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения. Выход блока измерения запаздывания соединен со входом функционального преобразователя, а через блок управления — с первыми входами первого, второго и третьего блоков регулирования запаздывания. Второй выход объекта управления через первый, 30 второй и третий блоки умножения со732808 единеи соответственно со входами интегратора, дифференциатора и третьим входом первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные второй сумматор, первый, второй и третий блоки регулируемого запаздывания соединен со вторым входом четвертого блока умножения. Вто рой вход и выход второго блока pery» лируемого запаздывания соединены соответственно со вторыми входами (0 пятого и шестого блоков умножения, выходы четвертого, пятого и шестога блоков умножения через второй сумматор соединены со входом объекта управления., На чертеже предстаВлена структурная схема предлагаемой системы управления.

Система управления содержит пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор 1, состоящий Щ из интегратора 2, дифференциатора 3 и сумматора 4, корректирующие блоки, реализуемые на первом, втором и третьем блоках умножения 5-7, подключенный к объекту управления 8 первого или второго порядка с переменным запаздыванием блок 9 измерения запаздывания, к выходу которого подключены функциональный преобразователь 10 и блок управления 11, служащий для пе>>енастройки первого, второго и третьего блоков 12-14 регулируемого запаздывания, в зависимости от текущего значения временного запаздывания. В системе может быть применено Il блоков регулируемого запаздывания. Но достаточно иметь три блока. Блоки 12-14 соединены последовательно. Функциональный преобразователь 10 служит для фон>мирования сигн лов F1(Г), Fp, (С) р Fg(<) и 40

F1 (), Fq (т), Fq (I ), где Г1 (), Fg, (T), F> (1 ) служат для установки оптимальных коэффициентов динамической обратной связи корректирующих устройств блоков умножения 15-17, а сигналы Fq (С), Гр, (Г) и F3 (I) — для установки оптимальных коэффициентов для блоков умножения 5-7. Выход сумматора 4 соединен с положительным входом сумматора 18, а выходы блоков умножения 15-17 подключены к отрицательным входам сумматора 18, На вход сумматора 4 поступает сигнал задания

U>, а на объект управления 8 действует возмущение. W (t), Система управления работает следующйм. образом. В интервале времени

0-, равном интервалу запаздывания, объект неуправляем. В интервале

t Ct (1, 3 С блок 9 измеряет фактическую величину запаздывания и сигнал, >{ пропорциональный запаздыванию U(f), подается на блок управления ll который настраивает блоки 12-14 регулируемого запаздывания на запаздывания, равные — . Кроме того, сигнал 0(Г) 6 подается на функциональный преобразователь 10, который формирует сигна- лы Fq (t) F (7) F> (t) v, F, () Fa(C)

F (c.), В указанном интервале f 4 t < 1,33 формируется сигнал Up, равный К4 U>, где К вЂ” коэффициент усиления сумматора 4, а U — входной сигнал задания, чем обеспечивается форсированная отработка сигнала рассогласования между сигналом задания и выходным сигналом объекта Уо .

» На интервале 1,3 C < t (1,66 С начинает действовать отрицательная обратная связь, Сигнал, пропорцио- . нальный значению управления в момент

t=0, U(t ††) поступает через первый блок регулируемого запаздывания 12 на пятый блок умножения 15, где осуществляется .его умножение на коэффициент оптимальной обратной связи, соответствующий текущему значению времени запаздывания, Сигнал, равный произведению U(t - ) F,(7), поступает

Х на отрицательный вход сумматора 18, чем обеспечивается уменьшение общего .коэффициента усиления.

В интервале 1, 66 Г < t «2 дополнительно включается вторая обратная связь, которая реализуется зз, счет использования сигнала U(t — 3 ), подаваемого на блок умножения 16, где умножается на коэффициент F (C) оптимальной обратной связи, а результирующий сигнал U(t †->) F (T) подается

« Г на отрицательный вход второго сумматора 18. В этом интервале управления общий коэффициент усилия корректирующего устройства становится равным

Кн

В интервале 2 33 а дополнительно включается третья корректирующая обратная связь, реализуемая за счет использования сигнала U(t - Г ), который поступает на третий блок умножения 17, где умножаеася на коэффициент оптимальной обратной связи

F (<) а результирующий сигнал

U(t â€ Г ) Fq(C) подается на отрицательный вход сумматора 18. На этом интервале управления общий коэффициент усилия корректирующего устройст1+Р4 (Х) Фъа(Е)+уз(Е

Таким образом, для любого, текущего значения Х обеспечиваются оптимальные параметры настройки регулятора, и чем больше число используемых в системе блоков регулируемого запаздывания, тем точнее реализуется закон оптимального управления.

Данная система автоматического управления является более устойчивой, чем известные,,обладает повы-. шенной точностью и быстродействием.

Кроме того, система позволит расширить класс объектов управления, так как обеспечивает оптимальное управление по квадратичному критерию качестна объектами, содержащими IIepe732808

Формула изобретения

Составитель А,Лащев

Редактор Т. Орловская Техред С.Мигай Корректор М.лароши

Заказ 1735/37 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная„4 менное запаздывание как в измерении, гак и в управлении, а также их комбинацию, Система управления, содержащая

5 блок измерения запаздывания, вход которого соединен с выходом объекта управления, первый, второй и третий блоки регулируемого з апаздывания, первый сумматор, первый и второй входы которого соединечы соответственно с выходом интегратора и дифференциатора, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения устойчивости и точности, она содержит второй сумматор, блок управления, блоки умножения и функциональный преобразователь, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения, выход блока измерения запаздывания соединен со входом функционального преобразователя, а через блок управления— с первыми входами первого, второго и третьего блоков регулируемого запаздывания, второй выход объекта управления через первый, второй и третий блоки умножения соединен соответственно со входами интегратора, дифференциатора и третьим входом первого сумматора, выход которого через последовательно.соединенные второй сумматор, первый блок регулируемого запаздывания, второй блок регулируемого запаздывания и третий блок регулируе- . мого запаздывания соединен со вторым входом четвертого блока умножения, второй вход и выход второго блока регулируемого запаздывания соединены соответственно со вторыми входами пятого и шестого блоков умножения, выходы четвертого, пятого и шестого блоков умножения через второй сумматор соединены со входом объекта управления.

И точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Эрриот П.Э. Регулирование производственных процессов. И., Энергия . 19б7, с.255.

2. Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием.

М. Машиностроение, 1974, с.214 (прототип) .