Способ формирования сигнала управления

 

Сеюз Сееетскнх

Сецттавтктических

Реавублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<11857931 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 26. 01. 79 (21) 2717967/18-24 с присоединением заявки М

51)pA Kaз

G 0S В 13/00 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

Ilo делам изобретений н открытий

Опубликовано 23 )881 Бюллетень 149 31

Дата опубликования описания 23. 08. 81 (53) УДН 62-50 (088.8) E.Ï. Миронов, В.В. Шеваль и В.Н. Ломакин (72} Авторы изобретения (71) Заявитель (S4) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ м м

Ц=К„а+K„„„u„-(к Е+К а2, Изобретение относится к оптимальным по быстродействию системам автоматического управления, работающим в условиях вариаций параметров объекта управления.

Известен способ формирования управляющего воздействия при оптимальном управлении линейным объектом второго порядка, в соответствии с которым управляющее воздействие формируют путем сравнения модуля выходного сигнала объекта и интеграла от модуля выходного сигнала модели объекта, которая выдает сигнал в обращенном ускоренном времени, при нулевых входных воздействиях, прекращают интегрирование при равенстве сравниваевых величин и определяют в этот момент знак управляющего воздействия с помощью выходного сигнала объекта 20 и модуля выходного сигнала модели f1, Недостатком данного способа является тот факт, что в условиях вариаций параметров объекта система не может поддерживать оптимального по 2S быстродействию управления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования сигнала управления, основанный на определении сигнала ошибки системы и сигнала 30 производной ошибки системы, формиро ванин постоянного сигнала, умножении сигнала производной сигнала ошибки системы на постоянный сигнал, суммировании полученного сигнала с сигналом ошибки (2J .

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает ,малого времени регулирования.

В соответствии с известным cnoco" бом задаются желаемтм процессом (уравнение эталонной модели) где 9 - выходной параметр модели

Ж„, — скорость изменения выходного параметра ьюдели;

U„„ - управляющий сигнал.

Управление системой производится в виде где К,1 - постоянные коэффициенты усиления . Ф 1, 2, 3;

Е = -Мм

Ef — выходной параметр объекта управления;

857931

x(t) = 0

d0

При синтезе оптимального по быстродействию управления моменты переключения знака управления могут определяться при достижении изображающей точной системы гиперповерхностей и, — подстраиваемый параметр регулятора, обеспечивающий при вариациях момента инерции нагрузки постоянство траектории перемещения.

В результате К„„ будет автоматически изменяться со скоростью, превышающей скорость основного переходного проце са в системе, и поддерживать постоянство траекторий переме цения. 10

Однако этот способ не обеспечивает оптимизации времени переходного, процесса, особенно в случае значительных вариаций параметров объекта управления. 35

Цель изобретения — повышение быст. родействия.

Поставленная цель достигается тем, что квантуют сигнал ошибки системы по уровню, соответственно каждому уровню масштабируют сигнал первой производной сигнала ошибки системы, измеряют сигнал ошибки системы и суммируют его с постоянным сигналом, полученный сигнал умножают на сигнал производной ошибки системы и суммируют его с сигналом ошибки системы, из которого формируют сигнал знака и используют его для управления.

На чертеже представлена схема одного из вариантов реализации предлагаемоro способа.

Схема включает в себя пороговый элемент 1, коммутатор 2, кассету 3 масштабных блоков, объект 4 управления, эталонную модель объекта 5 управления, блок б сравнения, дифференциатор 7, инвертор 8, блок 9 логики, ключи 10-14, блок 15 задания режимов, сумматор 16. 40

Приняты следующие обозначения:

g(t) = 1(t) — ступенчатый входной сигнал;

d — алгебраическая сумма входного сигнала и его первой производной; (() J- максимальное значение напряжения управления;

V(t) - выходная координата;

x(t) — сигнал ошибки;

x(t) — первая производная сигнала ошибки;

x(t) — значение сигнала . 55 .ошибки в момент равенства переключения. Для упрощения реализаt ции быстродействующих следящих систем применяются квазиоптимальные алгоритмя управления, когда система переводится с максимальным быстродействием в некоторую область, расположенную вокруг начала координат фазового пространства системы. При этом достаточно построить лишь одну гиперповерхность переключения в фазовом пространстве, которая должна обеспечивать попадание изображающей точки в область около начала координат.Вид такой гиперповерхности переключения определяется объектом управления и может изменяться при вариациях параметров объекта управления. Практический интерес при задачах оптимального по быстродействию перемещения инерционной нагрузки имеют случаи максимального использования энергетики исполнительных двигателей, т.е. случаи достижения максимально возможных значений ускорения.При этом гиперповерхность переключения вырождается в поверхность, являющуюся функцией лишь двух переменных: регулируемой координаты и ее первой производной (F(x,x)J, Для определения вида F(x,x) в данном способе в самом общем виде можно воспользоваться эталонной моделью объекта управления, полученной предварительно с помощью одного из известных методов идентификации.

Предлагаемый диапазон начальных условий 0-:xo разбивается íà m-диапазонов, в зависимости от величины х о и размеров, области около начала координат. Для каждой из этих диапазонов необходимо найти прямую переключения х=К„х, обеспечивающую проход изображающей точки системы вблизи начала координат фазового пространства системы. Поиск необходимого проводится по обработке эталонной моделью ступенчатого входного воздействия с амплитудой Хо(м за счет определения велйчины х при x = о и подстройки этой величиной коэффициента усиления по цепи производной регулируемой координаты. Искомая зависимость F(x,x) определяется как сумма Х= к; х; причем переключение

1у K< проис одит в зависимости от текущего значения регулируемой координаты х. В процессе работы системы всегда есть воэможность за счет параллельного включения модели оперативно изменять коэффициенты Kq °

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от величины ступенчатого входного воздействия комму- . татор 2 подсоединяет к соответствующему масштабному блоку проинвертированный сигнал производной ошибки отработки входного воздействия, сформированный на блоке б сравнения.

857931

Алгебраическая сумма сигнала ошибки х и его производной х подается на пороговый элемент 1 и с выхода порогового элемента максимальное значение .напряжения управления tU I .поступает на объект 4 управления или эталонную модель 5 в зависимости от положения ключей 10 и 11, определяемого блоком 15 задания режимов. В режиме определения оптимальных зна чений К замкнут ключ 11 и разомкнут 10. Регулировка значений К; про исходит сигналом х, который снима ется с блока 9 логики при равенстве =а.

Таким образом, разбивая диапазон (О,х ) на участки < o t m иэ условия { 5

- - Эс где X — размер области вокруг

m ° начала координат фазового пространства системы, который, в свою очередь, выбирается иэ условия устой" 2{) чивой работы системы, удается получить надежное попадание изображающей точки системы в область вокруг, начала координат фазового пространства. Само время перемещения в зту область при этом меньше, чем теоретически оптимальное время перемещения в начало координат фазового пространства системы. При синтезе поверхности переключения информация об объекте управления не используется. В случае вынужденных вариаций параметров объекта управления происходит подстройка этапонной модели а соответственно и коэффици35 ентов.

Изобретение позволяет обеспечить кваэиоптимальное регулирование в условиях изменения параметров объекта регулирования. формула изобретения

Способ формирования сигнала управления, основанный на определении сигнала ошибки системы и сигнала производной ошибки системы, формировании постоянного сигнала, умножении сигнала производной сигнала ошибки системы на постоянный сигнал, суммировании полученного сигнала с сигналом ошибки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия способа, квантуют сигнал ошйбки сис еьы по уровню, соответственно каждому уровню масштабируют сигнал первой производной сигнала ошибки системы, измеряют сигнал ошибки системы в момент равенства нулю сигнала первой производной ошибки системы и суммируют его ñ постоянным сигналом, полученный сигнал умножают на сигнал производной ошибки системы и суммируют его с сигналом ошибки системы, из которого формируют сигнал знака и используют его для управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Ф 276207, кл. G.05 В 17/00, 1968.

2. Применение бесконтактных эле.ментов в электроприводах промышлен1 ных установок. Сборник, Л., ЛНДП, 1977, с. 12 (прототип).

857931

Составитель A. Лащев

Техред Н. Ковалева Корректор Г. Назарова

Редактор Н. Данкулич

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7241/76

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