Устройство для моделирования оптимальной системы управления

 

(72) Автор изобретения

Г.В. Евстратов

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и предназначено для автоматического решения задач оптимального по быстродействию управления системами с распределенными параметрами при наличии множества ограничений на входные и выходные координаты.

Известно устройство для моделирования замкнутых респределенных систем управления, содержащее источники эталонного напряжения, блоки сравнения, блок моделирования регулятора темпе-. ратуры, элемент ИЛИ, ключи, RC-сетку

:,напряжения, триггер (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования оптимального управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования оптимального управления, содержащее блок формирования эталонного напряжения, блоки ограничителей, управляемый стабилизатор тока, RC-сетку, усилитель постоянного тока (2).

Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования.

Цель изобретения - повышение точности моделирования оптимального управления.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для моделирования оптимального управления, содержащее блок задания эталонного напряжения, управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с информационным входом RC-сетки и с первым входом блока ограничителей, дополнительно введены триггер, коммутатор, компаратор, элемент ИЛИ, генератор импульсов, блок задания величины перерегулирования, блок задержки, выход ко" торого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом блока задержки, с управляющим входом RC-сетки и подключен к первому выходу генератора им928378 4 пульсов, второй выход которого соединен с вторым и третьим входами блока задержки, первый и второй выходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, тре З тий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам блока задания эталонного напряжения и блока задания величины перерегулирования, выход коммутатора соединен с 16 первым входом компаратора, выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выход которого со-. единен с вторым входом компаратора, третий вход которого через элемент 1

ИЛИ подключен к выходам блока ограничителей, группа входов которого со-, единена с входом RC-сетки, первый выход которой соединен с четвертым входом -блока задержки, пятый .вход которого подключен к выходу блока задания величины перерегулирования.

Кроме того, блок задержки содержит усилитель, первый и второй компара-, торы, триггер, элемент И, счетчик, генератор линейно изменяющегося напряжения, цифроаналоговый преобразователь, причем выход усилителя соединен с первым входом первого компаратора, выход, которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента

И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь под35 ключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, вход генератора линейно-изменяющегося напряжения, вторые входы счетчика, триггера, первого компаратора и вход усилителя являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока задержки, выход второго компаратора является выходом блока задерж ки, второй вход элемента И является шестым входом блока задержки.

На чертеже представлено устройст50 во, Устройство содержит RC-сетку 1

Ю вместе с блоками задания граничных и начальных условий управляемый стабилизатор 2 тока, компаратор 3, коммутатор 4 напряжений:, .блок 5 задания эталонного напряжения,: блок 6 задания величины перерегулирования, формирующий триггер 7, блок 8 ограничителей, элемент ИЛИ 9, генератор 10 импульсов, блок 11 задержки.

Блок 11 задержки содержит усили" тель 12, первый компаратор 13, управляющий триггер 14, элемент И 15, счетчик 16 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 17, второй компаратор 18, генератор 19 линейно изменяющегося напряжения ° . Устройство работает следующим образом.

Генератор 10 импульсов, вырабатывая импульс времени решения С, производит в RC-сетке 1 подключение блоков задания граничных и начальных условий, которые задают в ее узлы начальное и граничное условия, известные из исходных данных задачи. Кроме того, импульс Г с выхода генератора

10 импульсов поступает в уиравляемый блок 11 задержки, а своим передним фронтом переводит формирующий триггер

7 в единичное состояние. После этого коммутатор 4 под действием управления с формирующего триггера 7 подключает, выход блока 6 задания величины перерегулирования ко входу компаратора 3, а выход блока 5 задания эталонного напряжения при этом отключает. На ос! тальных входах компаратора 3 напряжение в начальный момент равно нулю;

Таким образом, компаратор 3 перево дит управляемый стабилизатор 2 тока на полную мощность, определяя тем самым начало форсированного выхода объекта в режим.

Решение задачи начинается в момент подачи на вход компаратора 3 с блока

6 задания величины входного перерегулирования скачка напряжения заданной амплитуды, которое соответствует максимально допустимому напряжению на входе объекта. На второй и третий входы компаратора 3 поступают сигналы отрицательной обратной связи с выхода и входа RC-сетки 1 ° При этом компаратор 3 перебрасывается в другое состояние, как только напряжение на входе объекта достигнет своего предельного значения, равного амплитуде сформированного скачка напряжения, а также компаратор срабатывает, если сработа" ет хотя бы один из ограничителей блока 8. Последний срабатывает, как толь. ко градиент любой выходной точки объекта относительно входной превысит допустимую величину. Таким образом, до того..момента, пока входные и выходные координаты объекта не достиг5 928378 е

ых значений, объ- пульсов и управляющего триггера 14 ечноиу состоянию с поступает установочный сигнал, котостью при предельном тарый заносит в счетчик начальные усего воздействия. ловия, а управляющий триггер 14 устаодна из координат 5 навливают в исходное единичное состо своего предельного яние. В свою очередь, единичный сигляющее воздействие нал с выхода управляющего триггера ора 3 меняет свой 14 поступает на элемент И15, разрешая

Объект начинает прохождение импульсов 1: на вход ую сторону, и снова1о счетчика 16 импульсов, который сумцы области допусти- мирует импульсы tq (количество пеоординат управляю.- риодов решения) с начальными условиняет свой знак. Та- ями. В каждом из периодов решения Гу изуют движения объ- на втором компараторе 18 происходит, ласти допустимых 15 сравнение сигнала с выхода цифроаналоых и выходных ко- гового преобразователя 17 с сигналом ия переходного про- линейно возрастающего напряжения с решения этой задачи выхода генератора 19. Момент сравнеруемый объект уп- ния на выходе второго компаратора 18 яет собой замкнутую2о определяет время задержки импульса щую входные и выход- и конец форсированного разгона ъекта на допустимых объекта в режим. Таким образом, счет

Э импульсов К (периодов решения) и ечении определенного пошаговое (итерациями) изменение переходного процес- 25 времени задержки мпульса У< происхомпульс Т4 с выхода дит до тех пор, пока перерегулировавоим передним фрон- . ние на выходе объекта (RC-сетки преформирующий. триггер высит допустимое. При этом с выхода яние, который, в усилителя 12 на вход первого компаизводит переклю- зо ратора 13 поступает заданное допустимутатора 4. При мое перерегулирование для заданной

6 задания величины точки объекта (RC-сетки), а на втоотключается от рой вход компаратора 13 поступает

3, а выход блока напряжение с основного выхода КС-сетки ого напряжения под- (точка А). В момент равенства образом, момент сра- этих напряжении первый ко р рр

35 мпа ат 13 ющего триггера 7 сработает и перебросит управляющий б окончании форси- триггер 14 в нулевое состояние, зауправляемого объ- прещая тем самым дальнейшее прохождечало режима стабили- 4 ние импульсов на в д т- на вхо счетчика чном уровне. Начи- 16 импульсов. Процесс поиска оптита компаратор 3 от- мального управления на этом закончилрассогласования, . ся. енную энергию объ- Предлагаемое устройство, благодая.

45 я наличию новых элементов и связей ного управления между ними, позволяе ет повысить точделенными пар раметра- ность моделирования оптимального упм устройстве заклю- равления.

Формула изобретения нут своих предельн ект движется к кон максимальной скоро значении управляющ

Как только хотя бы объекта достигнет значения, то управ на выходе компарат знак на обратный. двигаться в обратн при переходе грани мых значений его к щее воздействие ме ким образом„ орган екта по границе об значений его,входи ординат до окончан цесса. В процессе регулятор и модели равления представл систему, удерживаю ные координаты об значениях.

Теперь, по ист времени с начала са, задержанный и блока 11 задержки с том устанавливает

7 в нулевое состо свою очередь, про чение каналов ком этом выход блока

: перерегулирования входа компаратор

5 задания эталонн ключается. Таким батывания Фоомиоу свидетельствует о рованного раз-гона екта в режим и на зации его на коне, ная с этого момен рабатывает ошибку компенсируя запас екту регулировани

Поиск оптималь объектами с распре ми на предлагаемо чается в пошаговом изменении времени задержки импульса С с помощью управляемого блока 11 задержки. В начальный момент каждого периода решения импульс С с выхода генератора 10 импульсов запускает генератор 19 линейно изменяющегося напряжения и поступает на второй вход элемента И15, а в самом начале решения задачи с другого выхода генератора 10 импульсов на вторые входы счетчика 16 им1. Устройство для моделирования оптимальной системы управления, содержащее блок задания эталонного напряжения, управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с информационным входом RC-сетки и с одним входом блока ограничителеи, 928378

ВНИИПИ Заказ 3243/63 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройство дополнительно введены триггер, коммутатор, компаратор, элемент ИЛИ, генератор импуль- з сов, блок задания величины перерегулирования, блок задержки, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом блока задержки, с 1О управляющим входом RC-сетки и подключен к первому выходу генератора импульсов, второй выход которого соединен с вторым и третьим входами блока задержки, первый и второй 1З выходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно с . выходами блока задания эталонного на- 2о пряжения и блока задания величины перерегулирования, выход коммутатора соединен с первым входом компаратора, выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выход 2$ которого соединен с вторым входом компаратора, группа выходов RC-сетки подключены к другим входам блока ограничителей, выходы которого через элемент ИЛИ. соединены с третьим вхо- зв дом компаратора, первый выход из группы выходов RC-сетки соединен с четвертым входом блока задержки, пятый вход которого подключен к выходу

E блока задания величины перерегулироваййя, шестой вход блока задержки соединен с первым выходом генератора импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок задержки содержит усилитель, первый и второй компараторы, триггер, элемент И, счетчик, генератор линейно изменяющегося напряжения, цифроаналоговый преобразователь, причем выход усилителя соединен с первым входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход генератора линейно изменяющегося напряжения, вторые входы счетчика, триггера, первого компаратора и вход усилителя являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока задержки, выход второго компаратора является выходом блока задержки, второй вход элемента

И является шестым входом блока задержки.,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

0 693399, кл. G.06 G7/бб,,197 .

2. Авторское свидетельство СССР 374631, кл. G 06 G 7/66, 1973 (прототип).