Экстремальный регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Соцнвлистическин

Республик

<в 974340 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Задавлено 04, 01. 81 (21) 3228819/18-24 с присоединением заявки № (51)M. Кд.

С 05 В 13/02 гасударственный квтвнтвт

СССР нв двлни нзабрвтвннй н отнрытнй (23)Приоритет

Опубликовано 15,11.82. Бюллетень № "2

Дата опубликования описания 15,11. 82 (53) УДK 621.316..7 (088,8) (72) Авторы изобретения

Г,Л,Левинэон и Л,В,Логинов

Ленинградский ордена Красного Знамени механичас; и4"" :". институт (7l ) Заявитель (54) ЭКСТPЕМАЛЬНЫЙ PЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах автоматической оптимизации, осуществляющих поиск экстремума функции показателя качества.

Известны релейные экстремальные ре регуляторы, содержащие устройство для определения знака приращений функ- ции показателя качества, триггер знака, триггер реверсов и интегратор, Поиск экстремума в этих регуляторах осуществляется на основе информации о знаке приращения функции показа" теля качества (ФПК ), при этом в слу" чае поиска максимума знак скорости изменения управляемой координаты меняется при получении информации о первом отрицательном приращении ФПК, которое следует после положительно" го (1)

Недостатком такого экстремального регулятора является возможность нарушения нормального процесса по2 иска или слежения эа экстремумом (потеря устойчивости) вследствие появления выброса помехи отрицательного знака, превышающей зону нечувствительности блока определения знака приращений, или вследствие дрейфа экстремума ФПК.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является релейный экстремальный регулятор, содержащий блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов, интегратор и блок дополнительного реверса (2 3.

Поиск экстремума в этом регуляторе осуществляется также как и в аналоге, на основе информации о знаке приращения фПК, В случае поиска максимума знак скорости управляемой координаты меняется при получении информации о первом отрицательном приращении фПК, которое следует после положительного, При нарущении нормального хода процесса поиска и слеже3 9743 ния за экстремумом, т.е. при движении от экстремума, в функции заданного времени или числа отрицательных приращений блок дополнительного реверса осуществляет .принудительное переключение триггера реверсов, Однако для технической реализации блока дополнительного реверса необходимы априорные сведения о виде экстремальной характеристики, о динами" 30 ческих свойствах интегратора и обьекта управления, Поэтому такое решение, обеспечивая, в принципе, при наличии этих сведений, устойчивость процессов поиска и слежения, в зна- и чительной степени увеличивает время . поиска и амплитуду автокалебаний в районе экстремума, уменьшая при этом точность слежения °

Целью изобретения является повы- в шение качества регулирования путем улучшения устойчивости процессов по,иска и слежения за экстремумом, Поставленная цель достигается тем, что в экстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов и интегратор, причем выход блока определения знака приращений ,соединен с первым входом триггера знака, введен блок формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - co вторым входом триггера знака.

На фиг, 1 изображена структурная схема регулятора на фиг. 2 - принципиальная схема возможной технической реализации блока формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты; на фиг,3принцип действия регулятора в пере4S ходном режиме при действии кратковременной помехи; на фиг, 4 - принцип действия регулятора в режиме слежения при дрейфе экстремальной характеристики.

Экстремальный регулятор содержит блок I для определения знака приращений функции показателя качества

Q(x); выход 2 его, на котором формируются сигналы о приращениях Q(х) отрицательного знака, присоединен ко входу 3 триггера знака 4, выход которого соединен со входом счетного триггера реверсов 5, Прямой и ин40 4 версный выходы триггера 5 присоединены к соответствующим входам интегратора 6. Выход интегратора 6 подключен ко входу блока формирования сигнала момента изменения знака скоро" сти управляемой координаты 7, а выход блока 7 - ко входу В триггера знака 4.

Техническая реализация блока формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты 7 для случая, когда в качестве блока 6 используется интегрирующий привод, может быть следующей.

Выход датчика скорости - тахогенератора постоянного тока 9, присоединен к неинвертирующему входу компаратора 10 и к инвертирующему вхо1 ду компаратора ll На другие входы компараторов 10 и ll подано небольшое напряжение смещения, фиксирующее их выходы в состоянии логического нуля Выходы компараторов !0 и

11 соединены со входом логического г элемента ИЛИ 12, имеющего прямой и инверсный выходы. Прямой выход элемента 12 соединен с одним из входов логического элемента И 13, к другому входу элемента 13 подключен конденсатор 14 и через оезистоо 15 инвертирующий выход элемента 12., Таким образом, элементы 12-15 образуют устройство формирования импульса типа одновибратора, генерирующее на выходе элемента 13 импульс по переднему фронту уровня напряжения компараторов 10 или 11, Если при включении экстремального регулятора триггер 5 был в исходном состоянии, соответствующем положительному направлению скорости входной координаты х, то на выходе тахогенератора образуется напряжение положительного знака и компаратор

10 переключателя в состояние логической единицы. На выходе логического элемента !3 при этом формируется им" пульс переключающий триггер 4. Переключение триггера 4 не вызывает переключение триггера 5.

После прохода экстремума блок 1 вырабатывает сигнал отрицательного приращения, который по входу 3 переключает триггер 4 B состояние к, при этом, переключается и триггер

5, формируя. команду на реверсирование скорости координаты Х, которая отрабатывается интегрирующим при"

974340 водом 6: сначала осуществляется торможение привода, при этом, напряжение тахогенератора 9 уменьшается до нуля, выключается компаратор 10, затем направление вращения и,,оле- 5 довательно, напряжение тахогенератора 9 изменяется на противоположное, что свидетельствует об измене нии знака скорости координаты х включается компаратор 11 и по его сигналу в момент изменения знака ско" рости формируется импульс для переключения триггера 4 по входу 8 в положение S Таким образом, триггер

4 оказывается подготовленным к формированию сигнала переключения триггера 5 при поступлении от блока 1 сигсигнала о новом отрицательном приращении. При выдаче блоком 1 такого сигнала осуществляется формирование 20 триггерами 4 и 5 новой команды на реверс интегратора 6 и, после отработки этой команды, блок 7 снова пе реводит триггер 4 в прежнее состояние.

Таким образом, устанавливается режим автоколебаний в районе экстремума.

Возможны и другие технические решения и реализации блока формиро- 30 вания сигнала момента изменения знака скорости 7, в том числе и блок, у которого сигнал переключения триггера 4 формируется в соответствии с выражением 35 формула изобретения

Зкстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов и интегратор, причем выход блока определения знака приращений соединен с первым входом триггера знака, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью где П" - сигнал переключения триггера 4 ко входу 8;

5й п . — знак ускорения координа".

1 ты х;

3х 45

Sion — знак скорости координаты х.

Технико-экономическая эффекти в-. ность изобретения заключается в следующем, При движении в режиме поиска

6 к экстремуму от х„к х> (черт, 3) и появлении кратковременной помехи

f (t), блок 1 в точке х> формирует сигнал отрицательного приращения, который по входу 3 переключает триг"

rep 4, при этом, переключается в про"

«5S тивоположное состояние триггер 5 и изме" няется направление скорости координаты х в сторону от экстремума. Вследствие кратковременной помехи, которая после реверса в точке х исчезает, функция f)(;;) принимает свой первоначальный вид (пунктирная линия), Тогда при движении От точки х r в сторону от экстремума в точке x блок 1 формирует сигнал отрицательного приращения.

В точке х по сигналу отрицательного приращения происходит реверс, После сбоя в системе продолжается нормальный процесс поиска экстремума О(х)

Предположим, что при автоколебаниях в районе экстремума (черт, 4) координата х изменяется в сторону уменьшения. Тогда в точке х„ блоком

1 вырабатывается сигнал отрицательного приращения и происходит реверс, Пусть при обратном движении экстре-. мум функции Q(x) дрейфует (пунктирная линия), Тогда в точке х будет выработан, сигнал отрицательного приращения.

В точке х по сигналу отрицательного приращения происходит реверс,, После сбоя система возвращается к экстремуму и продолжается нормальный процесс автоколеоательного слежения.

Таким образом при незначительном усложнении схемы экстремального регулятора данное изобретение позволяет повысить качество регулирования при наличии кратковременных помех и дрейфа, как при поиске, так и в режиме слежения за экстремумом.

Дополнительным технико-экономическим преимуществом предлагаемого изобретения является возможное конструктивное упрощение блока 1, В отличие от аналога и прототипа, где в блоке 1 формируются сигналы о приращениях положительного и отрицательного знаков, в предлагаемом изобретении этот блок формирует сигналы только об отрицательных приращени.-.. ях .ФПК.

974340 повышения качества регулирования, он содержит блок формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты, вход которого соединен с, выходом интегратора, а выход - со вторым входом триггера знака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 470790, кл, G 05 В 13/02, 1975.

% 2. Иоросанов И.С. Релейные экстремальные системы. И;, "Наука", 1964, с. 56-59 (прототип), 974340

К2 ХЗ g4t

Фи . е

Составитель В.фунтова

Редактор Н,Гарват Техред И.Надь Корр е кто р Н ° Бурй к

Заказ 8699/65 Тираж 9I Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. жгород, ул, роектная,