Устройство для косвенного измерения возмущений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >999017

Союз Сааетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (31)М Кп З

С 05 В 13/02 (22) Заявлено 20.07.81 (21)3317939/18 24 с присоединением заявки No

Государственный комитет

СССР но делам изобретений . и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 82-50 (088.8) Опубликовано pe 283 Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 23.02.83

Н.А. Калиногорский, A.A. Берлин и В.Н. Бу

" "-с с,", м т Фai,у

Дq7"; „т а.»... 7

4« c: Я

Сибирский ордена Трудового Красного Энамени металлургический институт им. Серго Орджоникидз, -" " "."*- ю (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ KOCBERHOFO ИЭИЕРЕНИЯ

ВОЭИУЩЕНИЙ

Изобретение относится к автоматике, а именно к самонастраиваю щимся системам управления, н может бить использовано при построении систем управления техническими объектами, подверженными влиянию неконтролируемых возмущений.

Известно устройство для косвенного измерения возмущений, содержащее последовательно соединенные первый блок моделирования, блок сравнения, второй н третий блоки моделирования, при -этом вход первого блока моделирования и второй вход блока сравнения соединены с входами устройства

113 °

Недостатком данного устройства asляется низкая точность, обусловленная применением обратных опер- торов объекта, а также неучетом нестацио-. иарности характеристик объекта, и большое запаздывание измерения, причиной которого является неиспользо:вание информации о вспомогательной выходной переменной. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее первый блок моделирования, первый вход которого соеди.нен с первым входом устройства, а . выход - с первым входом первого блока сравнения, второйвход которого подключен к второму входу устройст ва Г2 3.

Недостатками известного устройства являются низкая точность из-. мерения н большое запаздывание в

-получении оценок искомых результатов косвенного измерения.

Первый из перечисленных недостатков является следствием неучета нестационарности характеристик объекта, причина второго - неиспользование для измерения эффектов влияйия неконтролируемых возмущений на регулируемую выходную переменную объекта сигнала о вспомогательной выходной переменной. цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Цель достигается тем, что в уст ройство введены первый, второй и третий блоки задержки,.первый, второй и третий идентификаторы, второй блок сравнения, второй и третий блоки моделирования,.нервый вход второго блока моделирования соединен с пер вью входом первого блока моделирова,ния, с первым входом устройства, че рез первый блок задержки - с первьве

999017 входом первого идентификатора, а через второй блок задержки - с первым входом второго идентификатора, вторые входы первого и второго идентификаторов соединены соответственно с вторым и третьим входами устройства, а выходы - с вторыми входами первого и второго блоков моделирования, первый и второй входы второго блока сравнения подключены соответственно к выходу второго блока моделирования и к третьему входу устройства, а выход — к первому входу третьего блока моделирования и через третий блок задержки — к первому входу третьего идентификатора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого блока сравнения и с вторым входом третьего блока моделирования.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для косвенного измерения возмущений.

Устройство содержит первый блок моделирования 1, состоящий из первой модели объекта беэ запаздывания

2 и блока 3, первый блок сравнения 4, второй блок моделирования 5, состоящий из второй модели объекта беэ запаздывания 6 и блока задержки 7, второй блок сравнения 8, третий блок моделирования 9, первый блок задержки 10, первый идентификатор 11, второй блок задержки 12, второй идентификатор 13, третий блок задержки 14, третий идентификатор 15, первый 16, второй 17 и третий 18 входы устройства, регулирующие воздействие U(t), регулируемая ныходная переменная y(t) и нспомогателЬная выходная переменная z(t), входы первой и второй моделей объекта без запаздывания 2 и б и входы первого и второго блоков задержки 10 и 12 связаны с первым входом устройства

16, на который поступает сигнал о регулирующем воздействии U(t). Входы первого блока сравнения 4 и первого идентификатора 11 связаны с нторым входом устройства 17, на который подается сигнал о регулируемой выходной переменной у(t). Входы второго блока сравнения 8 и второго идентификатора 13 связаны с третьим входом устройстна 18, на. который подается сигнал о нспомога тельной выходной переменной z(t) °

Первый блок моделирования 1 реализует модель канала объекта "регулирующее воздействие — регулируемая выходная переменная" и выполнен в виде последовательного соединения первой модели (этого канала) объекта беэ запаздывания 2 и блока задержки 3. Блок задержки 3 первого блока моделирования 1 и первый блок задержки 10 осуществляют задержку на время запаздывания в канале объекта "регулирующее воздействие регулируемая выходная переменная".

Второй блок моделирования 5 реализует модели канала .объекта "регулирующее воздействие — вспомогательная выходная переменная" и выполнен в виде последовательного соединения второй модели (этого канала ) объекта без запаздывания б и блока задержки 7. Блок задержки 7 второго

1О блока моделирования и второй блок задержки 12 осуществляют задержку на время Г2 запаздывания в. канале объекта "регулирующее воздействие— вспомогательная выходная переменная".

15 Третий блок моделирования 9 предназначен для пересчета сигналов об эффектах влияния н контролируемого возмущения на вспомогательную выходную переменную и 2(й) в оценки эффектов влияния того же неконтролируемого нозмущения íà регулируемую выходную переменную N (t). Третий блок задержки 14 осуществляет задержку на время ь, равное разности времен эапаздйвания по каналам объекта "неконтролируемое возмущение — регулируемая выходная переменная" и "неконтролируемое возмущение — вспомогательная выходная переменная".

Перный, второй и третий идентификаторы 11, 13 и 15 предназначены для определения текущих значений параметров первой и второй моделей объекта без запаздывания 2 и б и

З59 третьего блока моделирования 9 и для подачи на вход этих блоков c:"ãналов о текущих значениях соответствующих параметров.

Техническая реализация первой и

40 второй моделей объекта без запаздывания 2 н б первого и второго блоков моделирования 1 и 5 и третьего блока моделирования 9 зависит от свойстн конкретного объекта. Напри45 мер, для случая, когда перечисленные блоки представляют собой инерционные звенья первого порядка, они выполняются в виде интеграторов, охваченных отрицательной обратной ц) связью.

Первая и вторая модели объекта беэ запаздывания 2 и б первого и второго блоков моделирования 1 и 5 и третий блок моделирования 9 име55 .ют по два входа. На один иэ них поступает преобразуемый сигнал. С помощью другого осуществляется установка текущих параметров, вырабатываемых соответственно первым вторым и третьим идентификаторами 11, 13 и

@ 15.

Конструктивное выполнение идентификаторов 11, 13 и 15 также определяется свойствами конкретного объекта. Эти блоки могут содержать

65 блоки формирования сигнала ошибки

999017 настройки, блоки задержки и фильтрыьизкой частоты.

Устройство работает следующим образом.

На первые входы первого и второго блоков моделирования 1 и 5 поступает сигнал о регулирующем воздействии U(t) с первого входа 16 устройства.

С выхода первого блока моделирования 1 на первый вход первого бло- 1О ка сравнения 4 подается сигнал о модельном значении регулируемой выходной переменной y (t). На второй вход первого блока сравнения 4 поступает сигнал о фактическом значении ре- 15 гулируемой выходной переменной y(t).

В первом блоке сравнения 4 сигнал

y (t) вычитается из сигнала о регулируемой выход..ой переменной, поступающего с второго входа устройства

17 y(t), и с выхода первого блока сравнения 4 снимается результат измерения эффектов влияния неконтролируемого возмущения на регулируемую выходную переменную й,(с).

i выхода второго блока моделирования 5 на первый вход второго блока сравнения 8 подается сигнал о модельном значении вспомогательной выходной переменной z (с). На второй . вход второго блока сравнения 8 поступает сигнал с третьего входа устройства

18 о фактическом значении вспо- могательной выходной переменной

z(t). Во втором блоке сравнения 8 сигнал,(с) вычитается из сигнала 35

z(t) и с выхода второго блока срав нения 8 снимается результат измерения эффектов влияния неконтролируемого возмущения на вспомогательную выходную переменную М2(с). 40

Поскольку на обе .Учитываемые выходные переменные влияет общее неконтролируемое возмущение, то эффекты этого возмущения проявятся раньше в изменении сигнала 442(t}, чем в иэ- 45 менении сигнала й»(с) на время Тэ, равное разности времен запаздывания по каналам объекта "неконтролируе.мое возмущение - регулируемая выходная переменная и "неконтролируемое возмущение — вспомогательная выходная переменная".

Сигнал uz(t) поступает иа второй вход третьего блока моделирования 9, в котором сигнал М (с) об эффектах влияния неконтролируемого возм щения на вспомогательную выходную переменную пересчитывается в оценки эффектов влияния того же неконтролируемого возмущения на регулируемую вы-. ходную переменную й»(t). Полученный 60 сигнал М„(с) характеризует одно и то .же неконтролируемое возмущение также на время Тз раньше, чем сигнал й»(«) ° Таким образом, запаздывание косвенного измерения неконтролируе- 65 мого возмущения уменьшается на времЯ V2.

Учет нестационарности характеристик объекта по отношению к регу ирующему воздействию и неконтролируемому возмущению осуществляется следующим образом.

Сигнал о регулирующем воздействии U(t) поступает на вход первого блока задержки 10, где задерживается на время 7<, равное времени запаздывания в канале объекта "регулирующее воздействие — регулируемая выходная переменная". Сигнал с выхода первого блока задержки 10 и сигнал о регулируемой выходной переменной y(t ) поступают на входы первого идентификатора 11, который уточняет значения параметров первой модели объекта без запаздывания 2 и подает соответственно сигналы на второй вход первой модели объекта без запаздывания 2.

Сигнал о регулирующем воздействии U(t) поступает также на вход . второго блока задержки 12, где задерживается на время «, равное времени запаздывания в кайале объекта

"регулирующее воздействие — вспомогательная выходная. переменная". Сигнал с выхода второго блока задержки

12 и сигнал о вспомогательной выходной переменной z(t) поступают на входи второго идентификатора 13, который уточняет значения параметров второй модели объекта без запаздывания 6 и подает соответствующие сигналы на второй вход второй модели объекта без запаздывания 6.

Сигнат. с выхода второго блока сравнения 8 об эффектах влияния неконтролируемого возмущения на вспомогательную выходную переменную и (с) поступает на вход третьего бло2 ка задержки 14, где задерживается на время V, равное разности времени запаздывания по каналам объекта

"неконтролируемое возмущение — регулируемая выходная переменная" и."неконтролируемое возмущение - вспомо-гательная выходная переменная". Сигнал с выхода третьего блока за4ержки

14 и сигнал с выхода первого блока сравнения 4 об эффехтах влияния неконтролируемых возмущений на регулируемую вы .одную переменную й»(с) поступают на входы. третьего идентификатора 15, который уточняет значения параметров третьего блока моделирования 9 и подает соответствующие сигналы на первый вход третьего блока моделирования -9..

Введение первого, второго и третьего блоков задержки 10, 12 и 14 и первого и второго и третьего идентификаторов 11, 13 и 15 позволяет вычислить текущие. значения параметров первой и второй моделей объекта беэ

999017

Формула изобретения

ИНИИПИ Заказ 1154/70 Тираж &72 Подписное

Филиал ппп "патент",г.ужФород,ул.проектная,4

7 запаздывання 2 и 6 и третьего блока моделирования 9, осуществить непрерывную подстройку этих параметров и, вследствие этого, обеспечить.повы шение точности косвенного измерения возмущений по сравнению с извест-, ным устройством.

Такое выполнение устройства позволяет повысить его точность и умеHbltBfTb запаздывание косвенного изме. рения возмущений по сравнению с иэ- 30 вестными устройствами.

1$

Устройство.для косвенного измерения возмущений, содержащее первый блок моделирования, первый вход которого соединен с первьи входом устройства, а выход - с первня входом первого блока сравнения, второй вход которого подключен к второму входу устройства, о т л и ч а ю « щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит первый, второй и третий блоки задержки, первый, второй и третий идентификаторы, второй блок сравнения, второй и третий блоки моделирования, первый вход, второго блока моделирования соединен с первым входом первого блока моделирования, с первым входом устройства, через первый блок эадержки - с первым входом первого идентиФикатора,. а через второй блок задержки - с первым входом второго идентификатора, вторые входы первого и второго идентификаторов соединены соответственно с вторым и третьим входами устройства, а вы- . ходы - с.вторыми входами первого и второго блоков моделирования,, первый и вторсй входы второго блока сравнения подключены соответственно к выходу второго блока моделирования и к третьему входу устройства, а выход - к первому входу третьего блока моделирования и через третий блок задержки — к первому входу тре.тьего идентификатора, второй вход и выход которого соединены соответственно е выходом первого блока сравнения и с вторым Входом третьего блока моделирования.

Источники информации, принятые во,внимание при экспертизе

1. Александровской Н.И., Егоров С.В. и Кузин Р ° Е. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процесса-* ми..М., "Энергия", 1973, с. 203, рис. 78 °

2. Иенский Б.М. Принципы инвариантности в автоматическом регулировании и управлении, М., "Машинострое- ние", 1972, с. 116-119, рис. 56 б (прототип).