Регулятор с переменной структурой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>849141 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

1 (22) 3+> >eH+ 250979 (21) 2822571/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230781 Бюллетень № 27 (51)м, Кл,3

G 05 В 13/00

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Ю) >AN-Û-50 (088.8) Дата опубликованияописания 230781 (72) Авторы изобретения

H.Â. Сабуров, A.Ì. Пучков и A.Ã. Савинов с

lj ЬФ ! (71) Заявитель (54). РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического управления нестационарными объектами при наличии больших внешних возмущений.

Известны регуляторы с переменной структурой, включающие в себя каналы формирования непрерывной и дискрет-1О ной компонент управления (1) и j2) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные формирователь линии переключения, блок сравнения знаков, переключатель и сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом блока сравнения знаков и с выходом формирователя сигнала управления, входы которого подключены к соответствующим входам формирователя линии переключения, и последовательно соединены источник опорного сигнала и пороговое устройство, выход которого соединен со вторым входом переключателя f3) .

Недостатком известного регулятора является сложность вычисления сигнала модуля вектора фазовых координат, требующая либо установки цифрового вычислителя, либо специального устроиства, обеспечивающего этот процесс, что затруднительно для ряда объектов с точки зрения габаритно-весовых характеристик. Сложное формирование режимов управления также снижает надежность систем автоматического управления, так как вектор фазовых координат определяется х = (х.,, х ), где х рассогласование системы; х х„, а его модуль

3xf= х .. х, Таким образом, формирование /х/ требует возведения в квадрат текущих значений сигналов х, х и извлечения квадратного корня для получения значения /х/.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности регулятора. . Поставленная цель достигается тем, ато в регуляторе выход формирователя сигнала управления соединен со вторым входом порогового устройства.

Таким образом, формируется регулятор комбинированной структуры, содержащий канал переменной структуры и функциональный канал. Такое формирование позволяет переходить с одного режима управления на другой не в ре849141 эультате непосредствейной оценки фазового состояния, а в результате косвенной — по комбинации сигналов фазовых координат, определяющих непрерывнув компоненту управления.

Характер переходного процесса в

5 системе не ухудшается в результате (такого выбора параметров, остается неизменным, но при этом перераспределяются интервалы режимов )движения.

На фиг. 1 представлено движение фазовых координат х и х в извест I ном регуляторе, где 5 - линия переключения (скольжения), определяемая

S-с„х +с х — О, U — сигйал уйравления, формируе- 15 мый по закону

0„= а х„+а2х, Г., — грайица разделения фазового портрета по режимам разбиения переменной структуры 20 (вне области, ограниченной

Г, и с постоянными параметрами (внутри этой области заштриховано), Т-Т вЂ” траектория движения изобража-

3 ющей точки при режиме с переменной структурой; по неустойчивому апериодическому закону;

72 — по колебательному закону;

Т вЂ” по апериодическому закону в

Ь режиме скольжения; значение радиус-вектора, определяющего границу Г„ .

На фиг. 2 — движение фазовых координат х и х в предлагаемом регуля2 торе, где S,U, Е„ Г, — соответствуют изображениям на фиг. 1; б величина зоны нечувствительности по уп- 4Q равлениюf/t, значения U +6=0 и 0 -Я-0 определяют границу Г, за пределами котсрсй ИМеется режим с переменной структурой (СПС: режим скольжения), а внутри с постоянными параметрами (область заштрихована), Т„, Т, Т соответствуют Т, Т, Т на фиг. 1.

Траектории движения в режиме СПС определяются величиной (фиг. 2), эквивалентной К на фиг. 1. Процессы .движения внутри Г (фиг. 2) и Г (фиг.1) идентичны и определяются формироватеI лем управления U

Иа фиг. 3 представлена блок-схема регул тора, где х х — фазовые координаты систел 2. мы регулирования;

5 — сигнал переключения;

U — непрерывная компонента

1 сигнала управления; логический сигнал;

0 — дискретная компонента

2 сигнала управления, 6 — сигнал управления;

U — промежуточный сигнал, выделяемый пороговым устройством.

Š— опорный сигнал.

Предлагаемый регулятор содержит формирователь 1 линии переключения, блок 2 сравнения знаков, формирователь 3 сигнала управления, коммутатор 4, сумматор 5, пороговое устройтво б, переключатель 7, источник 8 порного сигнала. Формирователь 3 формирует сигнал управления по линейному или нелинейному закону, а блоки

1-3 и 7 — сигнал управления СПС. Блоки б и 8 обеспечивают выбор режима управления.

Регулятор работает следующим образом.

На основе измеряемых фазовых координат системы в формирователе 3 формируется сигнал управления U„= a x +

+ а х2, а в формирователе 1 — сигнал лийий переключения S = с x + b x . Блок

2 сравнения знаков формирует логический сигнал Ч в виде

+ )1 при U S>0 (О при U S<0 для управления переключателей 7 коммутатора 4.

Дискретный сигнал U2 формируется коммутатором 4 следующим образом.

Источник 8 опорного сигнала в коммутаторе 4 формирует опорный сигнал исходя из необходимого сочетания управлений, формируемых каналом с переменной структурой и каналом с постоянными параметрами в соответствии с режимами, описанными для фиг. 2. В пороговом устройстве б коммутатора 4 производится сравнение модуля сигнала U„ c опорным сигналом Е(Я=сопьС, f)0) и формирование промежуточного сигнала управления U в зависимости от результатов сравнения: при /U /<Е

I пороговое устройство б не пропускает сигнал О.„, т.е. U, =О; при /U< >.Е пороговое устройство б пропускает сигнал U, т.е . U фО, U =ÌU„, где k передаточный коэффициент.

Дальнейшее прохождение сигнала

U обуславливается переменной структурой. Переключатель 7 в коммутаторе

4 коммутирует 0< в зависимости от сигнала логики ч" ,ГО при 9 =1 (О приМ =О.

Сумматор 5 формирует выходной сигнал

b на основе сравнения сигналов U u

U, т е. и =8 -U (или<6 =Uq+02), Такии образом, при малых значениях сигнала управления U . /0л/ < E осуществляется режим управления без переключения сигнала управления

ЕО (фиг. 2, внутренняя область, ограниченная Г ), определяемой двумя прямыми 0 + Г и О< -6), т.е. 6 =U, и может быть адаптивным - с изменением параметров а и а или неадаптивным, у но со значениями этих параметров, 849141 обеспечивающими устойчивость при имеющемся диапазоне нестационарных динамических коэффициентов. При /U /)

)Я. регулятор обеспечивает выбор управления с режимом переменной структуры (фиг. 2, наружная область, ограниченная границей Г ):

)U„-U1 приl(0

)U< при ) 0

Сигнал 4 воздействует на исполнительные органы системы.

Предлагаемый регулятор позволяет упростить структурно и функционально разработку системы управления, что повышает надежность и снижает габаритно-весовые характеристики системы управления до 25%. При этом точ- 15 ность процессов регулирования не ухудшается, что подтверждено результатами моделирования и расчетами на

ЦВМ.

Формула изобретения

Регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединен, ные формирователь линии переключения, блок сравнения знаков, переключатель и сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом блока сравнения знаков и с выходом формирователя сигнала управления, входы которого подключены к соответствующим входам формирователя линии переключения, и последовательно соединенные источник опорного сигнала и пороговое устройство, выход которого соединен со вторым входом переключателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности регулятора, в нем выход формирователя сигнала управления соединен со вторым входом порогового устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 354399, кл. G 05 В 13/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 551609 кл. G 05 В 13/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2696021/18-24, кл. 6 05 В 13/02, 1978 (прототип).

849141

К(Составитель Ю. Гладков

Редактор С. Родикова Техред З.Фанта Корректор О. Билак

Заказ б090/60 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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