Система оптимального управления объектами второго порядка

 

О Л И С А Н И Е У44451

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Йойй советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 651308 (22) Заявлено 30.01.78 (21) 2574855/18-24 (51) M. Кл.2

G 05В 13/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (53) УДК 62-50(088.8) (45) Дата опубликования описания 30.06.80

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Игнатенко и В. М. Синеглазов (71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (54) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА

По основному авт. св. № 651308 известна система, содержащая последовательно соединенные первый сумматор и блок начальных установок, выход которого через первый и второй триггеры соединен с соответствующими входами блока эквивалентность, выход которого подключен к первому входу блока управления первой моделью, второй вход которого подключен к выходу нуль-органа и к первому входу 10 блока сравнения, а выход — к первому входу первой модели, выходы которой соединены со входом нуль-органа и вторым входом блока сравнения, выходы которого подключены к соответствующим входам первого триггера, и вторую модель, подключенную входом ко входам объекта и блока самонастройки, а выходом — к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу объекта, а выход — ко второму входу блока самонастройки, выход которого через интегратор подключен ко вторым входам первой и второй моделей, а третий вход первой модели подключен ко второму выходу объекта, первый функциональный преобразователь и третий сумматор, первый вход которого через функциональный преобразователь подключен ко второму входу перво- 30

ro сумматора, второй вход к первому выходу первого триггера, а выход — к четвертому входу первой модели, пятый вход которой подключен к выходу первого сумматора, а второй выход первого триггера подключен ко входу объекта, причем блок самонастройки содержит последовательно соединенные второй функциональный преобразователь и блок умножения,(1).

Известная система обладает недостаточной точностью и быстродействием в случае, когда параметры объекта существенно изменяются в процессе управления.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлен экстраполятор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, второй вход — к выходу блока управления первой моделью, а выход — к пятому входу первой модели.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — фазовый портрет системы.

Схема содержит первый сумматор 1, блок начальных уставок 2, первый 3 и второй 4 триггеры, блок 5 эквивалентность, блок 6 управления первой моделью, нульорган 7, блок 8 сравнения, первую модель

9, объект 10, вторую модель 11, второй сум744451

Maiop 12, первый функциональный преобразователь 13, третий сумматор 14, второй функциональный преобразователь 10, множительный блок l6> интегратор 1(, эксгpanoлятор 18. При этом ф (t) — задающее воздействие, Х1(1), Xg(t) -фазовые координаты объекта; Хr (v), Х2 (v) — фазовыс координаты первой модели.

Задачей оптимальной по быстродействию системы управлеш1я обьектами второго порядка является формирование последовательности оптимальных управлений вида Uriràõ ИЛИ -+ U àx> 1ДЕ 1- шах МаКСПМ2ЛЬное значение управляющих воздействий как функции фазовых координат об.ьекта управления.

llplr этом система реализует нелипейпьш закон управления, определенный на фазовой плоскости уравнением линии псрск.1ючения. Поскольку кусочно-линейная или ку-сочно-нелинейная аппроксимация функции переклю.1еппя сопрюкепа со значительными погрешностями, то для реализации

32кона уирайлсн 151 можст Оыть использов2на модель, многократно и в «быстром» аремени реа.шзующая уравнспия движсшr» объекта. Б случае, когда параметры обьскта изменяются и процессе управления, построить указаш;ую линию переключения невозмож и для оптпмально1о llo быстродействию алгоритма управления необходимо определять значения параметров объекта и характер их изменения.

Г!редлагасмая система работает слсдующим образом.

Изменение зпачешш задающего воздействия ф(1), поступающего на вход сумматора 1, II;Ill изменение параметров объекта

10 приводит к появлению на его выходе отклонения регулируемой переменной Xl (t) .

По знаку Ar(t) блок начальных уставок 2 производит выбор значения управления на начальном участке движения объекта 10, что обеспечивается начальной установкой триггера 3. При этом триггер 4 переводится в то же состояние, что и триггер 3, а логический блок эквивалентность 5 выдает сигнал «1» на вход блока 6 управления первой моделью. Зто вызывает, с одной стороны, перевод модели 9 в режим периодического решения, а с другой стороны, выда -y управления Url= sing Xl (t)»a входы объекта 10, второй модели l l и функционального преобразователя 15. Выходные сигналы объекта 10 и модели 11 поступают па входы сумматора 12 для формировашгя сигнала рассогласования 2(t), вызванного изменением параметров объекта 10. F..пгпал

2 (t) с выхода сумматора 12 подается на один из входов блока умножения 16, на другой вход которого поступает выходной сигнал функционального преобразователя

15, структура которого определяется по методу вспомогательного оператора. Выходной сигнал блока умножения 16, опрсдсля 0

22

60 ющий скорость изменения Irepevrelrrrrrx параметров объекта 10, посредством интегратора r(подается иа входы второи модели

l l. Однако для получения оптимального уllравления знание значения переменного параметра в данный момент времени является недостаточным, поэтому значения не г.циопарпых пар2мстров В каждыи момент времени tr, (1=1, ..., n) подаются в экстраполятор l8, где на их основании иыч1 сляются будущие значения для vloivlclll r3pcмени tr,+mAt, которые затем подаются па вход первой модели 9 (т — число шагов прогнозирования, Л 1 — период дискретизации) .

IIp» этом на вход первой модели с сумматора 14 поступает сигнал управления

Uii= — Uu+trI, где 4 определяется видом задающего воздействия 1! (I) и формируется при прохождении $ (t) через @ylrr rrrrona;Ir,ный преобразователь 15 (для объектов второго порядка g (t) представляе1ся любой кривой не выше второго порядка). 11змснсшгя пере>менных объекта 10 Х1(1) и Xq(t) поступают как начальные условия в модель

9. К21 только координата модели 9 X (v), где ч=1/р, р))! — масштаб времени, образуемая в процессе решения моделью 9 уравнений движения объекта 10, принимает нулевое значение, нуль-орган 7 вырабатывает сигнал, поступающни на входы блока

6 управления моделью и блока 8 сравнения.

При этом блок 8 сравнения определяст знак переменной Х, (v), поступающей на его другой вход, и возбуждает в зав:loèìîñòè от значения sign Xl (t) один из входов триггера 3. Поскольку до достижения изображающей точкой объекта 10 линии переключения знак переменной не меняется, то начальное значение управления UIF сохраняется неизменным. В то же время сигнал, поступающий с нуль-органа 7 на блок 6 управления моделью, вызывает изменение режима работы модели 9, переводя ее в режим задания начальных условии, а экстраполятор в режим приема текущих значений переменных параметров. После этого весь режим работы системы повторяется до тех пор, пока при возбуждении нуль-органа 7 блок 8 сравнения пе определит изменения знака переменной Х1() при Х (ч) =О. Это будет свидетельствовать о прохождении траектории отображающей точки модели 9 через начало координат системы. IIp» этом трипер 3 изменит свос состояние, а значит и управление Uo, что определяет движение отображающей точки по липни переключения У.О (или LIO в зависимости от начальных условий, фиг. 2). Поскольку состояние триггера 3 и 4 в этом случае не совпадает, то логический блок эквивалентность останавливает решение Fla модели 9. Движение объекта 10 при подобном управлении проходит по траектории, обеспечивающей мини744451 мальную длительность процесса управлен (я

Формула изобретения

Система оптимального управления об.ьектами второго порядка по основному авт. св. № 651308, отличаюшаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней установлен экстранолятор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, второй вход — к выходу блока управления первой моделью, а вь,ход — к пятому входу первой модели.

5 Источники информации, прннятыс го внимание прп экспертизе

1. Лвторское свидетельство СССР по заявке ¹ 245603, кл. G 05В 13/02, 7/18-24, 01.03.77 (прототип).

744451 фия 2

Составитель Г. Нефедова

МЩ

Корректор 3. Тарасова

Редактор О. Колесникова

Техред В. Серякова

Заказ 1202/19 Изд. № 339 Тираж 956 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2