Устройство для моделирования многоэкстремальных характеристик систем автоматического управления

 

Союз Советск их

Социалистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ,; (ii> 734744

J

t .ъ г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ * .3 (61) Дополнительное к авт. cBHfl,-ву (22)Заявлено 04.61,78(21) 2573983/18-24 (5) ) Щ. Кл. с присоединением заявки Ж

6 06 G 7/66 (23) Приоритет

Гооударстеениый комитет по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18 (53) УДК681 ,333 (088,8) Дата опубликования описания 15.05.80

В. Т. Багринцев и Л, Р, Лехциер (72) Авторы изобретения

Украинский научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по обогащению и брикетированию углей (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МНОГОЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

Изобретение относится к технической ..ибернетике и может быть использовано при синтезе и анализе экстремальных и миогоэкстре мальных самон астраивающихся систем управления.

Известны аналоговые устройства для моделирования объектов управления, предназначенные для моделирования экстремальных статических характеристик объектов управления (1 .

Недостаток данных устройств в том, 1О что они предназначены только лишь для моделирования одноэкстремальных систем автоматического управления, Наиболее близким по технической сущ15 ности к предпагаемому является устройство, содержащее пару магнитных усилителей. Напряжения соединенных последовательно и встречно вторичных рабочих об20 моток обоих магнитных усилителей суммируются на выходном нагрузочном резисторе, результирующее напряжение ко(торого изменяется по многоэкстремаль2 ной характеристике при изменении управляющего воздействия Pg.

Недостатком этого устройства являет,ся отсутствие информации в каждый момент времени о положении и форме многоэкстремальной характеристики объекта управления, ч=о не позволяет оперативно и наглядно промоделировать самонастраивающуюся систему, исследовать с визуальным наблюдением различные BJII îðèòмы поиска экстремума функции цели, реакцию системы на различные воздействия ит. д.

UBJIb изобретения — обеспечение опера тивности и наглядности.

Для достижения цели в устройство для моделирования многоэкстремальных характеристик систем автоматического управ ления, содержащее пару магнитных усилителей, причем первая рабочая обмотка первого магнитного усилителя через балластный резистор соединена с первой рабочей обмоткой второго усилителя, выводы и которой соответственно соединены с выводами первого блока смещения ординат, вторые рабочие обмотки магнитных усилителей соединены последовательно и через первый выпрямитель подключены к выводам первого нагрузочного резистора> первые, управляющие обмотки магнитных усилителей соединены последовательно и подключены к первому выходу генератора случайных сигналов, вторая управляющая обмотка первого магнитного усилителя 10 подключена к выходу блока управления, а третья управляющая обмотка первого магнитного усилителя соединена с выходом блока задания начальных условий, введены генератор периодических сигналов и допол- 15 нительная пара магнитных усилителей, содержащая третий и четвертый магнитные уси-лители, причем первая рабочая обмотка третьего магнитного усилителя через баластный резистор соединена с первой рабо- 20 чей обмоткой четвертогс магнитного усилителя, выводы которой соответственно соединены с выводами второго блока смешения ординат, а первые рабочие обмотки магнитных усилителей обеих пар соединены последовательно, вторые рабочие обмотки магнитных усилителей дополнительной пары соединены последовательно и через второй выпрямитель подключены к выводам второго нагрузочного резистора, первые управляющие обмотки дополнительной пары магнитных делителей соединепы последовательно и подключены ко второму входу генератора случайных сигналов, вторая управляющая обмотка третьего магнитного усилителя подключена к выходу генератора периодических сигналов, а третья управляющая обмотка третьего магнитного усилителя включена последовательно в цепь третьей управляющей обмотки первого усилителя.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема устройства содержит две пары магнитных усилителей 1, 2(основная пара) и 3, 4 (дополнительная пара), Ооновная пара магнитных усилителей 1, 2, содержит первичные рабочие обмотки 5, 7 и вторичные рабочие обмотки 6, 8, балластный резистор 13, блок 15 смешения

Ы ординат, выпрямитель 17 и нагрузочный резистор 19, обмотки управления 22, 23, включенные на выход генератора 21 случайных сигналов, обмотку 27 управления магнитного усилителя 1, блок 26 управле55 ния, блок 30 задания начальных условий и обмотку 31 управления магнитного усилителя 1.

3 734744 4

Дополнительная пара магнитных усилителей 3, 4 содержит первичные рабочие обмотки 9, 11 и вторичные рабочиеобмотки 10, 12, балластный резистор 14, блок 16 смещения ординат, выпрямитель

18, нагрузочный резистор 20, обмотки

24, 25 управления, включенные на выход генератора 21 случайных сигналов, генератор 28 периодических сигналов, обмотку 29 управления, обмотку 32 управления.

Рабочие обмотки магнитных усилителей состоят из отдельных секций, соединенных следующим образом, Секции первичной и вторичной рабочих обмоток 5,6 и 9, 10 магнитных усилителей 1 и 3 соединены встречно. Секции первичных рабочих обмоток магнитных усилителей 2 и 4 соединены согласно, а вторичных 8 и

12 — встречно. Первичные рабочие обмотки 5, 7 соединенные последовательно между собой через балластный резистор 13, и обмотки 9, 11, соединенные последовательно между собой через балласт. ный резистор 14 включены на источник переменного тока (25 В). Параллельно рабс чим обмоткам 7 и 11 магнитных усилителей 2 и 4 включены блоки 15.и 16 смещения ординат соответственно.

Вторичные рабочие обмотки 6, 8 ос-новной пары магнитных усилителей соединены последовательно и встречно через выпрямитель 17 и нагрузочный резистор

19, который служит выходом основной пары магнитных усилителей. Вторичные рабочие обмотки 10, 12 дополнительно пары магнитных усилителей соединены последовательно и встречно через выпрямитель 18 и нагрузочный резистор 20, который служит выходом дополнительной пары магнитных усилителей. Генератор

21 случайных сигналов включен своими, двумя выходами на соединенные первые обмотки 22, 23, и 24, 25управления, обеих пар магнитных усилителей. Блок 26 управльния включен на обмотку 27 управления магнитного усилителя 1 основной пары магнитных усилителей. Генератор 28 пе риодических сигналов включен на обмотку 29 управления магнитного усилителя

3 дополнительной пары магнитных усилителей. Блок 30 .задания начальных условий включен на последовательно соединенные обмотки 31 и 32 управления магнитных усилителей 1 и 3.

Магнитные усилители 1 и 3 служат одновременно дросселями насыщения и трансформаторами и имеют экстремальные

744 6 ся в обмотку 10, изменение напряжения которой происходит по экстремальной кривой с экстремумом- максимумом. И магнитном усилителе 4 увеличение напряжения первичной рабочей обмотки 11 приводит к увеличению напряжения на . вторичной рабочей обмотке 12, напряжение которой изменяется IIo экстремальной кривой с экстремумом - минимумом, Напряжение вторичных обмоток 10 и 12, соединенных последовательно и встречно, суммируются на выходном нагрузочном резисторе 20; результирующее напряжение которого изменяется по многоэкстремальной кривой и с которого снимается сигнал о положении этой кривой и ее виде.

Так KQK пары магнитных усилителей идентичны (могут быть усилители все одного типа или 1 и 3 одного типа, а

2 и 4 - другого), то их выходные многоэкстремальные характеристики совпадают.

Блоки 15 и 16 смещения ординат, включенные параллельно рабочим обмот кам 7 и 11 (магнитных усилителей 2 и 4), служат для изменения падения напряжения на них, а следовательно, II для изменения напряжения на обмотках 8 и

12. Прп уменьшении (увеличении) сопротивления блоков смешения ординат 15 и 16 многоэкстремальная кривая смещается по вертикали и изменяет свою форму.

Для задания начальных условий положения многоэкстремальной кривой служит блок 30 задания начальных условий, выход которого включен на последовательно соединенные обмотки 31 и 32 управления магнитных усилителей 1 и 3.

Генератор 21 случайных сигналов, включенный своими выходами на обмотки у-правления всех MQI HIITHbDi усилителей

1-4, осуществляет дрейф многоэкстремальной кривой по горизонтали.

Таким образом, предложенное устройство для моделированич многоэкстремальных характеристик систем автоматического управления позволяет повысить оперативность моделирования и визуально наблюдать (при подключении осциллографа к резисторам 19 и 20) в каждый момент положение рабочей точки объекта моделирования и его многоэкстремальную характеристику, т, е. динамику процесса поиска глобального экстремума HQ изображенной на экране осциллографа многоэкстре мальной характеристике, что позволит сократить сроки выполления работ по соэ5 734 статические характеристики с экстремуммаксимумом. .

Магнитные усилители 2 и 4 служат трансформаторами, в которых напряжения первичных рабочих обмоток 7 и 11 зави5 сят от изменения индуктивностей рабочих обмоток 5 и 9. магнитных усилителей 1 и 3. Экстремальные статические характеристики магнитных усилителей 2 и 4 имеют экстремум»минимум. о

Устройство работает следующим о6разом.

При увеличении управляющего воздействия на обмотку 27 управления маг нитного усилителя 1 основной пары маг нитных усилителей увеличивается насыщение его сердечников, уменьшается индуктивность рабочих обмоток 5 и 6. Это приводит к перераспределению напряжения питания между последовательно соединенными 2f, обмоткой 5, балластным резистором 13 и рабочей обмоткой 7 магнитного усилителя 2, т. е. уменьшение индуктивности обмотки 5 магнитного усилителя 1 приводит к уменьшению падения напряжения на ней, 25 увеличению напряжения на обмотке 7 магнитного усилителя 2 и наоборот.

Напряжение обмотки 5 трансформирует ся также в обмотку 6, изменение напряжения которой происходит по экстремаль- ЗО ной кривой с экстремумом-максимумом.

В магнитном усилителе 2 увеличение напряжения первичной рабочей обмотки 7 приводит к увеличению напряжения на вторичной рабочей обмотке 8, напряжение З5 которой изменяется по экстремальной кривой с экстремумом-минимумом. Напряжения вторичных обмоток 6 и 8, соединенных последовательно и встречно, суммируются на выходном нагрузочном резисторе 19, ре- 40 зультирующее напряжение которого изме— няется по многоэкстремальной кривой при изменении управляющего воздействия и с которого снимается сигнал о положении рабочей точки на этой кривой.

С генератора 28 периодических сигналов на обмотку 29 упр авления м агни тн ого усилителя 3 дополнительной магнитной пары подается сигнал, который оказывает такое же действие на магнитные ycztлители 3 и 4, как и действие блока 28 формирования управляющего воздействия на основную пару магнитных усилителей

1 и 2, Т. е. происходит перераспределение напряжения питания между балластным резистором 14 и первичными обмот» ками 9, 11 магнитных усилителей 3, 4, Напряжение обмотки 9 трансформирует734 данию самонастраиваюшихся систем управления технологическими процессами и внедрение их в производство.

Формула изобретения

Устройство для моделирования многоэкстремальных характеристик систем авToMBòè÷åñêoãî управления, содержащее пару магнитных усилителей, причем первая рабочая обмотка первого магнитного усилителя через балластный резистор соединена с первой рабочей обмоткой второго усилителя, выводы которой соответ ственно соединены с выводами первого блока смещения ординат, вторые рабочие обмотки магнитных усилителей соединены последовательно и через первый выпрямитель подключены к выводам первого о нагрузочного резистора, первые управляющие обмотки магнитных усилителей соединены последовательно и подключены к первому выходу генератора случайных сигналов, вторая управляющая обмотка первого маг-Es нитного усилителя подключена к выходу блока управления, а третья управляющая обмотка первого магнитного усилителя соединена с выходом блока задания начальных условий, о т л и ч а ю щ е е- 30 с я тем, что, с целью обеспечения оперативности и наглядности моделирования, в него введены генератор периодических.

744 8 сигналов и дополнительная пара магнит ных усилителей, содержащая третий и четвертый магнитные усилители, причем первая рабочая обмотка третьего магнитного усилителя через балластный резистор соединена с первой рабочей обмоткой четвертого магнитного усилителя, выводы которой соответственно соединены с выводами второго блока смещения ординат, а первые рабочие обмотки магнитных усилителей обеих пар соединены последовательно, вторые рабочие обмотки магнит ных усилителей дополнительной пары соединены последовательно и через второй выпрямитель подключены к выводам второго нагрузочного резистора, первые управляющие обмотки дополнительной пары магнитных усилителей соединены последовательно и подключены ко второму входу генератора случайных сигналов, вторая управляющая обмотка третьего магнитного усилителя подключена к выходу генератора периодических сигналов, а третья управляющая обмотка третьего магнитного усилителя включена последовательно в цепь третьей управляющей обмотки первого усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 226694, кл. G 06 6 7/66, 1967.

2, Авторское свидетельство СССР № 577546, кл. G 06 (3 7/66, 1975.

11НИИПИ Заказ 22/7/14 Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4