Способ управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>805247 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0704.75 (21) 2123687/18-24 (51)М. Кл.

G 05 В 13/02 с присоединением заявки ¹

Госуаарс1вениый комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 62-50 (088.8) Опубликовано 15.0281. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 180281 (72) Авторы изобретения

А. Я. Бичуцкий и Г..Я. Леденев I (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автома тическому управлению и может быть использовано для целей формирования управляющих воздействий в системах автоматического управления-по одному параметру (сигналу отклонения1 Преимущественное использование способ может найти при комбинированном управлении, при котором при малых отклонениях регулируемого параметра формируется пропорциональное (непрерывное или импульсное)управление одним каналом системы управления, и при больших отклбнениях— релейное управление другим каналом системы управления.

Известен метод управления,основанный на изменении коэффициента усиления канала управления по информации об управляющем воздействии, формируемым этим каналом f.1J.

Йедостатком этого способа. является невозможность одновременного получения участков пропорционального (импульсного)и релейного управления.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является способ который заключается в форми.ровании управляющего воздействия вспомогательным каналом управления, если основной (входной)канал управления не позволяет отработать ошибку управления, при этом выходной сигнал .основного канала управления является входным сигналом вспомогательного канала 21.

Однако этот способ не позволяет получить точность управления,не зависящую от внешних возмущений, действующих на объект управления.

Цель изобретения — повышение точности управления при независимости ее от действия внешних возмущений.

l5 1 оставленная цель достигается тем, что в течение времени действия пропорционального сигнала. формируют сигнал, равный сумме сигнала отклонения и совпадающего с ним по знаку нарас20 тающего эталонного сигнала, и формируют релейный сигнал управления в момент превышения абсолютной величиной суммарного с канала границы зоны нечувствительности релейного сигнала

25 управления.

На фиг. 1 и фиг. 2 приведены фаэовые портреты системы управления; на фиг. 3 — структурная схема систезхы, управлениями на фиг. 4 — характеристи-

30 ка управляющей Функции.

808247

30 где 0в — сигнал, который был на интег раторе в тЕчение времени действия предыдущего импульса, «- «.11 — время паузы между двумя соседними импульсамии.

Положение границы релейного управления и для сигнала х определяется суммарным сигналом положительной обратной связи — опорным сигналом, поступающим с выхода интегратора 6, и

d0

Фаэовые портреты системы управления содержат ось абсцисс (отклонение по регулируемому параметру х ),ось ординат (отклонение по скорости регулируемого гараметра х) М„... М„текущие положения изображающей точки М поE ложение границы G эоны нечувствительности, положение границы о зоны нечувствительности релейного сигнала управления (положение границы зоны релейного управления), текущие положения 6, 6> границы зоны релейного управления.

Схема (фиг. 3) содержит трехпозиционные релейные элементы (ТРЭ)

1 интеграторы 3 и б, исполнитель-, 1 ные органы (ИО) 9., датчики обратной связи исполнительных органов (ДИО) 10. объект 11 управления, сумматоры 4, 7,8 и 12.

Управляющая функция состоит из оси абсцисс (отклонение по регулируе«мой координате х ),оси ординат(характеристика управляющей функции 1(..,.), гранийы 13 и 14 изменения управляющей функции и границы а и в зоны нечувствительности и зоны релейного управления соответственно.

Система управления, приведенная в качестве примера реализации изобретения, выполнена следующим образом.

Элементы 1 — 8 образуют релейноимпульсный регулятор, вход которого соединен с выходом сумматора 12.

Входом релейно-импульсного регулятора являются входные цепи элементов

1,4 и 7. С другими входами сумматоров

4 и 7 соединены выходы интеграторов

3 и б. Входы этих интеграторов соединены с нормально разомкнутым и нормально замкнутым контактами ДИО

10 ИО 9 объекта 11 управления. Вход

ИО Э соединен с,выходами ТРЭ 2 и 8 через сумматор 8. Вход сумматора 1 соединен с задатчиком начального(нулевого)состояния Хои с датчиком текущего состояния объекта 11 управления. Выходы ТРЭ 1 соединены с цепями сброса интеграторов 3 и б.

Су пособа управления состоит в следующем.

По сигналу отклонения регулируе мого параметра формируют одним каналом пропорциональное управление (непрерывное или импульсное),а другим каналом — релейное управление по специально сформированному сигналу, который образуют в виде линейной комбинации сигнала отклонения и совпадающего с ним по знаку нарастающего эталонного сигнала, имеющего монотонный или кусочно-непрерывный харкатер. Затем производят формирование релейного сигнала управления, если специально сформированный сигная превышает по абсолютной величине границу зоны нечувствитель35

НОСТИ РЕЛЕИНОГO <.ИГ««CIJ! E IP: 11:1С:«Н1Я (зоны релеиного управленя, ).

Функционирование системы У1!Ра«1л<.— ния, представленнои «!а фиг. 3,;1роизводится следующим образом.

Система управления формирует пропорциональное (импульсное) управление при сигналах х в д«1апазоне

0«х/<Б и релйнс. г - при lXi 61«фиг.1 и

2, где Ь1 Ь„,ÜI, Ь ... если сигнал х в процессе своего изменения достигает границы эоны нечувствительности q (фиг. 1), определяемой величиной зоны нечувствительности ТРЭ 1 и 2, последние включаются. При этом разблокируется интегратор 3 цепью 1-3, а

ТРЭ 2 начинает формировать управляющий импульс, поступающий через сумматор 8 на ИО 9, который развивает управляющее объектом 11 управления воздействие. По включению ИО 9 переключается ДИО 10 и на интегратор 3 начинает поступать сигнал обратной связи фиксироваиной амплитуды. По началу поступления этого сигнала с выхода интегратора 3 на вход сумматора 4 начинает поступать линейно нарастающий сигнал, знак которого противоположен знаку входного сигнала. ТРЭ 2 формирует сигнал до тех пор, пока для сигнала на вы: зде элемента 4 не вы;1олнено соотношение

1041= (Х - 0З (< а (1) где 0 — сигнал на в««ходе элемента

3. Время, в течение которого не выполняется указанное соотношение, определяет время включения ИО (участок М вЂ” М на фиг. 1). При отключении

ИО 9 сигнал с входа интегратора снимается, а сигнал на его выходе фиксируется на уровне, определяемым моментом, предшествовавшим переключению датчика обратной связи ИО. Пауза между отключением ИО 9 и до его последующего включения определяется условием (1) (участок М вЂ” МЗHa фиг. 1)

Рассмотренныи процесс управления определяет импульсный режим работы системы.

В паузе, между двумя соседними импульсами на интегратор б поступает сигнал обратной связи, вследствие чего на выходе интегратора б сигнал нарастает по закону

0I«I = Un 4- K Z t hi

805247 зол;Igè н »1,."",.::",:, га, р батывания в ТРЭ 5.

И .личина 6,пределяется выражением

6= 6- и, где Uq — текущее значение сигнала на выходе элемента 6.

Иначе, если рассматривать величину зоны релейного режима относительно сигнала х, то граница зОны релейного управления смещается в направлении начала координат, т. е. при первом включении ИО (участок М -М на фиг.1)

-г граница зоны релеиного управления. занимает положение Ь„,-о в течение паузы(участок М-М )граница смещает2. 3 ся и в течение врсмени действия следующего импульса участок М-М занимает положение b и т. д. 3 4.

Если изображающая точка достигает границы релейного управления (точка М )то, начиная с этого .момента, управление только релейное ввиду того, что выполняется условие (1)

При формировании релейного управления в течение времени действия импульса (участок М вЂ” М )грани8 ца 1 занимает положение 6 . После 2

2 включения ИО 9 (т. М ) граница b

8 вновь начинает смещаться в сторону начала координат и в некоторый момент встречается с изображающей точкой (т.Ng), траектория движения которой определяется величиной деиствующих возмущающих сил. После встречи с изображающей точкой граница b остатанавливается в положении о3 и далее процесс повторяется. Изменение положения границы ограничивается максимально достигаемым сигналом на интеграторе б. Этот сигнал выбирается, исходя из соображений устойчивости установившегося управления таким образом, чтобы положение максималЬного отклонения границы Ь-tI было на участке а-в, т. е.

Ьщ г с Ъ

20

В зависимости от коэффициента К характеризующего темп нарастания опорного сигнала 0<,и, следовательно, скорости смещения границы в, при

Х > О встречи точки М с границами

) пр исходят HJIH 1 о ко прй х > о(фиг. 1), или вначале

3 при х >о (фиг.2), а затем при х<о.

Процессы, показанные на фиг.: 2, возможны при больших значениях К, а процессы, показанные на фиг. 1 при малых величинах Êg. При больших

Кг .происходит демпфирование колебании по скорости (Хну>Х 9 ) Х л1 )< и устанавливается режим типа" скольжения" (от точки М„ — фиг.2), в котором от- ф) рабатывается рассогласование по регулируемому параметру. После этого вблизи положения равновесия устанавливается стационарный процесс управления.

Установка границы Ь в исходное положение производится, когда сигнал х в процессе своего изменения дости-ает границы а, а обн ление интегратора 3 производится п и -а c x < а.

При действии постоянного внешнего возмущения движение системы, представленной на фиг. 3(без учета ее неидеальностей типа запаздывания, гистерезисов релейных элементов и пр.). в параметрах х K может быть описано следующими безразмерными уравнениями: при х;о и при импульсном угравлении уравнением г

К,(Х,-Х)." " Еи ". -К9(Х-a) ()

9 9 1 и при релейном управлении — уравнением

° Kg 9 I. KgX|I K!.(Kg Р)

Кг (хо — х ) Кг <-, г к9(х о) ("9 KgK KI (K

Из уравнения (2)следует, что уст. новившаяся скорость "ухода" системь; от начала координат имеет величину а установившаяся скорость "приведения" системы к началу координат, определяемая действием .подвижной границы зоны релейного управления, определяется уравнение:.

К9-

К9

Из анализа выражения(5) следует, что при любом возмущении (Р К9)система всегда приводится в окрестность начала координат, где поддерживаются установившиеся колебания.

Формула изобретения

Способ управления, заключающийся в формировании пропорционального сигнала управления при нарастании абсолютного значения сигнала отклонения регулируемого параметра, -с последующим формированием релейного сигнала управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше ния точности управления при независи— мости от действия внешних возмущений, в течение времени действия пропорционального игнала формируют сигнал, равный сумме сигнала отклонения и совпадающего с ним по знаку нарастающего эталонного сигнала,и формируют релейный:-нгнал управления в момент превышениг:=-бсолютной величиной суммарного сигнала границы зоны нечувст7 вительности релейного сигнала управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

805247

1. Патент ФРГ 9 1265829, кл. 42

1,11/18, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9189474,кл.G 05 В 11/01,1964 (прототип)