Регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

С 04наинстичэскмх

Ресйублас (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву(22) Заявлено 048280 (21) 2877791/18-24 с присоединением заявки ЙВ (23) ПриоритетОпубликовано 150881 Бюллетемь Н» 30

Дата опубликованияописания 150881 (51) М. Кл.з

G 05 В 13/02

Государствеияыв комитет

СССР

w яеаам язобретеняя я открнтяя (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

С.В.Емельянов, В.Й.Авдеев, С.К.Коровин„ Л.П

С.P.ÇåëüÖåð, Д.И.Муканов и В.С.Крап

Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Всесоюзный .научно-исследовательский институт системных исследований (71) 3 аявители (54) РЕГУЛй.с0Р

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения систем управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконтролируемых возмущений.

Предполагается, что динамика объекта по каналам регулирования описывается передаточной функцией . W (p) = - -е

N(p) в которой 1 (р) и И(р) — полиномы от

Р, степень полинома 1 (р) не превышает степень полинома И(р)„ причем полиь ном М(р) выше первого порядка) Гвремя запаздывания.

Характеристики внешних воздействий значительно изменяются на интервале времени длительностью Х. Задача управ. ления заключается в обеспечении инвариантности регулируемой координаты от внешних сил.

Изэестны регуляторы Смига и Ресэй" тс ка с косвенным измерением возмущений, которые используются для регулирования описанных объектов. В частности, регулятор Ресвика содержит последовательно соединенные первое звено сраэ» нення, обратную модель объекта без запаздывания и второе звено сравнения, а. также звено задержки, вход которого соединен с выходом второго звена сравнения, а выход — со вторым его входом. 1акие регуляторы не обеспечивают высокого качества регулирования при действии высокочастотных помех и наличия ошибок реализации н измерения управлений fl).

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор, содержащий первое звено сравнения, фильтр низкой частотыт включающий третье звено сравнения, усйлитель с насыщением и интегратор, обратную модель объекта без запаздывания, в частности, пропорционально-дифФеренцирующее звено, второе звено сравнения, зкстраполятор и звено задержки. На первый вход первого звена сравнения подается измеряемый сигнал регулируемой координаты, на второй эход - заданный сигнал, выход первого звена сравнения подключен к первому входу третьего звена сравнения, ко втоРому входу которого подсоединен выход интегратора, на вход которого через усилитель с насыщением подключен .выход третьего звена сравнения, выход интегратора соединен также через обратную модель объекта без эапаздыва855607 ния и второе звено сравнения со входом экстраполятора, выход которого через звено задержки подключен ко второму входу второго звена сравнения и является выходом регулятора (2).

Недостаток известного регулятора заключается в невысокой точности регулирования, которая обусловлена наличием обратной модели объекта беэ запаздывания. В случае, если модель объекта без запаздывания представлена инерционным звеном первого поряд- ка, что имеет место в известном регуляторе, достигается достаточная точность преобразования предварительно сглаженного помехозашумленного сигнала. Если же модель объекта без эапаз- t5 дывания представлена инерционным звеном более высокого порядка, то преобразование даже сглаженного сигнала в обратной модели объекта без запаздывания, содержащей дифференцирующие Щ звенья, приводит к значительным погрешностям. А это, в свою очередь, приводит к понижению точности регулирования ° Кроме того, невысокая точность регУлирования обусловлена низкой помехозащищенностью регулятора к ошибкам контроля управляющего воздействия и тяжелым режимом работы экстраполятора, на вход которого поступают через звено задержки высокочастотные помехи контроля управляющего воздействия.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается 3S тем, что в известный регулятор, содержащий модель объекта регулирования, последовательно соединенные первый блок сравнения и фильтр низкой частоты и последовательно соединенные экстраполятор, блок задержки и второй 40 блок сравнения, введены сумматор и пропорционально-интегральный блок, вход которого соединен с выходом филь тра низкой частоты, а выход — со входом экстраполятора и вторым входом 4$ второго блока сравнения, своим выходом подключенного через последовательно соединенные модель объекта регулирования и сумматор ко входу первого блока сравнения. 50

Точность регулирования в предлагаемом регуляторе повышается за счет того, что отсутствует обратная модель объекта беэ запаздывания. Производится неявное обращение модели объекта беэ запаздывания с помощью замкнутого контура, содержащего модель объекта без запаздывания, сумма ор, фильтр низкой частоты и пропорционально-интегральный блок.

Кроме того, точность регулирования 60 повышается за счет того, что высокочастотные ошибки контроля управляющего воздействия не поступают непосред-, ственно на зкстраполятор, а сглаживаются моделью объекта беэ запаздывания.SS

На чертеже приведена блок-схема регулятора.

Схема регулятора содержит сумматор первый блок 2 сравнения, модель 3 объекта регулирования, фильтр 4 низкой частоты, второй блок 5 сравнения, пропорционально-интегральный блок б, блок 7 задержки и экстраполятор 8.

На чертеже обозначено: У(t) - измеряемый выходной сигнал объекта управления (регулируемая координата);

У (t) - заданный сигнал (задание на регулируемую координату); V(t) †. Управляющий сигнал; У (t) — выходной сигнал мсдельного контура регулирования; Ч(t- Ц - управляющий сигнал модельного контура регулирования.

Регулятор работает следующим образом.

В сумматоре 1 выходной сигнал объекта управления сумьируется с выходным сигналом модели 3 объекта регулирования, в результате получается выходной сигнал У (t) модельного контура регулирования ° Сигнал У (t) поступает на блок 2 сравнения, где из него вычитается заданный сигнал У (0).

Полученный сигнал поступает на фильтр

4 низкой частоты, ссдержащий, например, последовательно соединенные блок сравнения, усилитель с насыщением и интегратор (на чертеже не указаны), выход которого поступает на вторсй вход блока сравнения и является выходом фильтра низкой частоты. В фильтре 4 низкой частоты срезаются отдельные большие выбросы и подавляется высокочастотная составляющая сигнала, что повышает точность его дальнейшего преобразования. С выхода фильтра 4 низкой частоты сигнал поступает на пропорционально-интегральный блок б (ПИ вЂ” регулятор), на выходе которого получается управляющий сигнал V (t-С) модельного контум ра регулирования. Сигнал V (t t c выхода пропорционально-интегрального блока б поступает на экстраполятор

8, в качестве которого используется, например, реальное фиксирующее звено.

В экстраполяторе 8. вырабатывается управляющий сигнал V(t), являющийся выходным сигналом регулятора. В то же время сигнал V(t) подается через блок ? задержки на один вход второго блока сравнения, где он вычитается иэ сигнала V (t-2), пришедшего с вым хода пропорционально-интегрального блока б. Полученный сигнал о разнос-. ти V (t-С) — V(t-Ц подается через модель 3 объекта регулирования на один из выходов сумматора и, таким образом, получается замкнутый контур модельного регулирования.

Использование предлагаемого регулятора позволяет повысить точность воспроизведения задания эа счет неявного обращения модели объекта регулирования и уменьшения влияния погреш855607

Формула изобретения

Составитель A.Ëàùåâ

Редактор Л.Повхан Техред H. Ковалева Корректор E ..Рошко

Заказ 6905/66 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ностей контроля на экстраполяцию сигнала. Моделирование системы управления доменным процессом с предлагаемым регулятором показывает, что степень стабилизации теплового состояния печи повышается на 12% по сравне нию с системой, где применяется известный регулятор, что может дать экономический эффект порядка 150 тысяч рублей в год на одну доменную печь.

Регулятор, содержащий модель объекта регулирования, последовательно соединенные первый блок сравнения и фильтр низкой частоты и последовательно соединенные экстраполятор, блок задержки и второй блок сравнения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности pervлирования, он ссдержит сумматор и пропорционально-интегральный блок, вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, а выход - со входом экстраполятора и вторым входом второго блока сравнения, своим выходом подключенного через последовательно соединенные модель объекта регулирования и сумматор ко входу:

IO первого блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

f$ М., Машиностроение, 1974, с. 214215.

2. Авторское свидетельство СССР

ino заявке Р 2631605, кл. G 05 В 13/02, 1978 (прототип) °