Адаптивный регулятор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Реснубпмк ii> 911462 (6 I ) Допол н и тел ь кое к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 26.08.80 (2I)2976595/18-24 с присоелинением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень М9

{51)М. Кл.

G 05 В 13/02

1оеударстееиный комитет

СССР ао делам изабретевкй к открытки

{53) УДК 62-50. (088.8) Дата опубликования описания 07.03.82

А.М. Шубладзе, С.В. Гуляев, H.Ï. Лапчен ,В.С. Моркун и В.П. Хорольский (72) А . р. изобретения

Криворожский ордена Трудового Красного горнорудный институт и Ордена Ленина ин проблем управления (7I ) Заявители (54) АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к аналоговым устройствам автоматики и может быть использовано для управления нестационарными объектами,,например горнообогатительным оборудованием в условиях дрейфа его статических характеристик, вызванного изменением

-качества перерабатываемого сырья. и износом.

Известен адаптивный регулятор, содержащий пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) . регулятор с блоком самонастройки коэффициента усиления, реализующий линейный закон управления с перестраиваемым в зависимости от характеристик переходного процесса общим коэффициентом усиления (1).

Недостатком этого регулятора является то, что в нем имеется только два фиксированных уровня коэффициента усиления, что приводит к неэффективной, низкой точности его адаптации, вследствие чего системы автоматического управления, построенные на базе этих регуляторов, не удовлетворяют требованиям, предъявленным к.качеству переходного процесса.

Наиболее близким к предлагаемому .является регулятор, содержащий формирователь управляющего воздействия, - последовательно соединенные элемент сравнения, первый блок определения модуля, первый фильтр, первый диф" ференциатор, второй блок определения модуля и амплитудный детектор 1 2).

Недостаток известного регуляторамалая точность и неудовлетворительное качество переходного процесса. т5 . 4ель изобретения - повышение точности регулятора и улучшение качества формируемого переходного процесса.

Поставленная цель достигается

20 тем что регулятор содержит последовательно соединенные ограничитель и второй масштабный блок, последовательно соединенные логический блок и блок формирования сигнала задержки и по3 . 91146 следовательно соединенные второй диф- . ференциатор, третий блок определения модуля, второй фильтр, первый масштабный блок, сумматор, вычислитель, блок формирования коэффициента усиления и блок умножения, выход которого соединен с входом формирователя управляющего воздействия, первый входс вторым входом вычислителя,подключенного третьим входом к выходу ампли-!О тудного детектора, второй вход которого соединен с первым входом логического блока, выходом блока формирования сигнала задержки и вторым входом блока формирования коэффициента 1з усиления, второй вход элемента сравнения соединен со входом второго дифференциатора, выход второго фильтра соединен со вторым входом логического блока, третьим входом под- щ ключенного к выходу первого дифференциатора, выход элемента сравнения соединен со вторым входом блока умножения, выход первого фильтра соединен со входом ограничителя, выход д первого масштабного блока соединен со вторым входом сумматора.

На чертеже показана блок-схема помехозащищенного адаптивного регулятора. 30

Регулятор содержит элемент 1 сравнения, к первому входу которого подключен задатчик 2, к выходу -. вход первого блока 3 определения модуля и первый вход блока 4 умножения, а . второй вход через последовательно соединенные второй дифференциатор 5, третий блок 6 определения модуля и второй фильтр 7 связан с первым вхо49 дом логического блока 8 и входом первого масштабного блока 9, подключенного своим выходом к первому входу сумматора 10, выход которого соединен с третьим входом вычислителя 13, а второй вход - через второй масштаб- ный блок 12 связан с выходом ограничителя 13, подключенного своим входом к соединенным между собой выходу первого Фильтра 14, вход. которого . подключен к выходу первого блока 3 определения модуля, и входу первого дифференциатора 15, связанному своим выходом со вторым входом логического блока 8, а через последовательно соединенные второй блок 16 определения модуля и амплитудный детектор 17 со вторым входом вычислителя 11, выход которого подключен ко второму

2 4 входу блока 38 формирования коэффициента усиления, с первым входом которого связан третий вход логического блока 8 и второй вход амплитудного детектора 17, а через блок 19 формирования сигнала задержки - выход логического блока 8; формирователь

20 управляющего воздействия, ко входу которого подключен выход блока 4 умножения, второй вход которого соединен с выходом элемента T сравнения, а первый вход связан с выходом блока

18 формирования коэффициента усиления и первым входом вычислителя 11.

Регулятор работает следующим образом.

Текущее .значение выходного сигнала объекта управления х сравнивается на элементе 1 сравнения с сигналом задатчика 2 хэ В первом блоке 3 определения модуля и первом фильтре

34 выдепяется*модуль отфильтрованного сигнала ошибки. / 8 (, представляющий собой разность текущего х и заданного х значений выходного сигнала объекта управления. Первый дифференциатор 15 оценивает производную / Я j модуля сигнала ошибки I Я/, а второй блок 16 определения модуля совместно с амплитудным детектором

37 выделяет максимальное значение модуля производной сигнала ошибки.у.

Как правило, сигнал, характеризующий объект управления, наряду с информацией о состоянии объекта содержит помеху. Для оценки параметров сигнала помехи второй дифференциатор 5, третий блок 6 определения модуля и второй фильтр 7 оценивают модуль усредненного значения производной выходного сигнала объекта управления. Величина g co второго фильтра 7, умноженная в первом масштабном блоке 9 на постоянный коэффициент k, складывается в сумматоре 10 с величиной IE t - с первого фильтра 14, умноженной на постоянный коэффициент k во втором масштабном блоке 12.

Сумма этих величин, а также значение у поступают в вычислитель 11, который реализует вычисление текущего значения коэффициента передачи адаптивного регулятора dj. д код+!е!к К (1) т 3 и, где К33 - предыдущее значение Д

5 91146

Для повышения надежности регулятора в ограничителе 13- устанавливается диапазон изменения амплитуды сигнала ошибки, которая может быть использована для вычисления К

Логический блок 8, представляющий собой два последовательно соединенных триггера, при достижении производной сигнала ошибки Я нулевого значения (при условии выхода перед >0 этим значением за пределы зоны . нечувствительности регулятора) за.пускает блок 19 формирования сигнала задержки, который через выбранный промежуток времени формирует 15 импульс; по которому в блоке 18 формирования коэффициента усиления осуществляется сравнение записанного предыдущего дП и текущего К„ значе" ний g Этот же сигнал осуществляет zp сброс старого значения < s амплитудном детекторе 17 и возвращает логический блок 8 в исходное состояние.

Если предыдущее значение П не отличается от текущего К-, а это 25 возможно в том случае, если не изменились параметры объекта управления (т.е. отношение i®/ /у), то ранее записанное и хранимое значение сГ сохраняется, присутствует на выходе зв блока 18 формирования коэффициента усиления и возвращается в вычислитель 11. На это же значение в блоке

4 умножения умножается сигнал ошибки с.

Измерение значения модуля сигнала ошибки JE.! через определенный промежуток времени после достижения производной Е сигнала ошибки Я нуле вого значения. (при условии выхода . 40 перед этим: значения Я за пределы зоны нечувствительности) означает измерение величины И (через некоторое время после достижения сигналом ошибки своего максимального для теку-45 щего переходного режима значения. В случае затухающего переходного процесса это позволяет оценить скорость затухания, а следовательно, быстродействие объекта управления.

При уменьшении коэффициента передачи объекта уменьшается его быстро. действие, увеличивается отношение — а следовательно, увеличивается

IKI

У р 55 коэффициент передачи регулятора о, формируемый в блоке 18 формирования коэффициента усиления. И наоборот, при увеличении коэффициента передачи

2 ь объекта растет его быстродействие, уменьшается отношение и, следова/Е!

У тельно, уменьшается д

В случае расходящегося переходного процесса на выходе блока 18 формирования коэффициента усиления устанавливается минимальное значение коэф" фициента передачи регулятора, что позволяет повысить степень устойчивости замкнутой системы управления.

Для компенсации влияния помехи в . выходном сигнале объекта .управления на формируемый коэффициент передачи регулятора в вычислитель выражения (1) вводится величина 1<4 Ь, характе- ризующая уровень сигнала помехи.При появлении высокочастотной помехи увеличивается величина у, т.е. знаменатель выражения (1). Однако одновременное увеличение слагаемого k

s числителе этого выражения компенсирует влияние помехи на вычислительное значение d

Логический, блок .8 осуществляет запуск блока 19 формирования сигнала задержки после достижения Я on" ределенного выбранного уровня, т.е. выхода значения Е за пределы зоны нечувствительности логического блока

8. При значительных величинах амплитуды сигнала помехи, возможны ложные срабатывания логического блока

8, что приводит к установке неоправданного значения Д т.е. значению коэффициента передачи регулятора, не соответствующего параметрам объекта управления. Для устранения возможности возникновения подобной ситуации осуществляется коррекция зоны нечувствительности регулятора (логического блока 8) в соответствии с уровнем сигнала помехи, для чего величина 6. с выхода второго фильтра 7 подается на первый вход логического блока 8 (на одно из плеч ( триггера, на второе плечо котороговторой вход логического блока 8, поступает величина 8 )), С блока 4 умножения произведение

d 8 поступает на формирователь 20 управляющего воздействия, представля. ющий собой стандартный ПИД-регуЛя- тор, который формирует выходной сигнал адаптивного регулятора с учетом параметров объекта управления.

Таким образом, помехозащищенный адаптивный регулятор парирует влияние изменения параметров объекта уп7 911462 8 равления на замкнутую систему автома- модуля, второй фильтр, первый масштабтического управления путем подстрой- ный блок, сумматор, вычислитель, блок ки србственного коэффициента переда- формирования коэффициента усиления и чи независимо от параметров сигна- блок умножения, выход которого соела помехи. динен с входом формирователя управляюПрименение, помехозащищенного адап- щего воздействия, первый вход †. с тивного регулятора в существующих вторым входом вычислителя, подклюсистемах автоматического управления ченного третьим входом к выходу амтехнологическим оборудованием обога- плитудного детектора, второй вход котительных фабрик позволяет повысить 1о торого соединен с первым входом лоизвлечение полезного компонента s,гического блока, выходом блока форконцентрат на 0,5-0,6 . мирования сигнала задержки и вторым входом блока формирования коэффициента усиления, второй вход элемента

Формула изобретения >s сравнения соединен с входом второго дифференциатора, выход второго

Адаптивный регулятор, содержащий фильтра соединен с вторым входом лоформирователь управляющего воздей- гического блока, третьим входом ствия, последовательно соединенные подключенного к выходу первого дифэлемент сравнения, первый ..блок опре- gp Ференциатора, выход элемента сравнеделения модуля, первый фильтр, первый ния соединен с вторым входом блока дифференциатор, второй блок опреде- . умножения, выход первого фильтра ления модуля и амплитудный детектор, соединен с входом ограничителя, выход отличающийся тем, что, . первого масштабного блока соединен с целью повышения точности регуля- с вторым входом сумматора. тора, он содержит последовательно соединенные ограничитель и второй Источники информации, масштабный блок, последовательно сое, принятые во внимание при экспертизе диненные логический блок и блок фор- 1. Авторское свидетельство СССР мирования сигнала задержки и после-. 3p 4" 436328, кл. G 05 В 13/02, 1974. довательно соединенные второй диф- 2. "Приборы и системы управления". ференциатор, третий блок определения М., 1974, 11 1, с. 5-9 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 1123/37 Тираж 9О8 Подписное ееееее.

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