Самонастраивающаяся система
САМОНАСТРА1ШАЮ1ДАЯСЯ СИСТЕМА, содержащая блок сравнения и генератор ступенчатых сигналов, выход которого соединен с входом эталонной модели и первым входом настраиваемой систеNM , вторые входы которой соединены с соответствующими выходами блока настройки, отличающаяся тем, что, с целью повьиаения точности системы, она содержит блок дифференциаторов , первый и второй фильтры и последовательно соединенные генератор временных интервалов и блок умножения, выход которого соединен с первым входом блока настройки, второй вход - с выходом блока сравнения , выходы эталонной модели и настраиваемой системы через первый блок фильтров и второй блок фильтров соответственно соединены с первым и вторым входами блока сравнеi ния, первый вход настраиваемой системы соединен с входом генератора (Л временных интервалов, а выходы через блок дифференциаторов - с вторыми входами блока настройки..
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
Здц G 05 В 13/04
1 с
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375789/18-24 (22) 06.01.82 (46) 15.08.83. Вюл.930 (72) В.N. Филимонов и В.T. Иароватов (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (53) 62-50(088.8) (56) 1. Козлов Ю.И. и др. Веспоисковые самонастраивающиеся системы.
М., "Наука ", 1969.
2. Костюк В.И. Беспоисковые градиентные самонастраивающиеся системы. Киев, "Техника", 1969, с.22 (прототий). (54 ) (57 ) САМОНАСТРАЯВАКЩАЯСЯ СИСТЕМА, содержащая блок сравнения и генератор ступенчатых сигналов, выход которого соединен с входом эталонной модели и первым входом настраиваемой систе„.80„„1035565 А вы, вторые входы которой соединены с соответствующими выходами блока настройки, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит блок дифференциаторов, первый и второй фильтры и последовательно соединенные генератор временных интервалов и блок умножения, выход которого соединен с первым входом блока настройки, вторбй вход — c выходом блока срав-нения, выходы эталонной модели и настраиваемой системы через первый блок фильтров и второй блок фильтров соответственно соединены с первым и вт0рым входами блока сравнения, первый вход настраиваемой системы соединен с входом генератора временных интервалов, а выходы через блок дифференциаторов — с вторыми входами блока настройки.
1035565. Изобретение относится к автоматическому регулировании, а более конкретно к проектированию самонастраивающихся систем.
Известна самонастраинаюцаяся система, состоящая из собственно настраиваемой системы и блока самонастройки, который осуществляет настройку системы по заданному закону с целью обеспечения системой заданного критерия качества работы. 10
Самонастраивающаяся система может работать н режиме автомата-настройщика 517.
В таком режиме блок самонастройки (автомат-настройщик) подключается 5 к настраиваемой системе только на время настройки. Следовательно, недостатком этой системы является низкая точность.
Наиболее близкой к изобретению является самонастраивающаяся система, содержацая блок сравнения и генератор ступенчатых сигналов,. выход которого соединен с входом эталонной модели и первым входам настраиваемой системы, вторые входы которой соединены с соответствующими выходами блока настройки |.2).
Недостаток известной системы является малая точность.
Цель .изобретения — повышение ЗО точности системы.
Указанная цель достигается тем, что она содержит блок дифференциаторон, первый и второй фильтры и последовательно соединенные генератор З5 временных интервалов и блок умножения, выход которого соединен с первым входом блока настройки, второй входс выходом блока сравнения, выходы эталонной модели и настраиваемой 40 системы через первый блок фильтров и второй блок фильтров соответственно соединены с первым и вторым входами блока сравнения, первый вход настраиваемой системы соединен с вхо-45 дом генератора временных интервалов, а выходы через блок дифференциаторов - с вторыми входами блока настройки.
Известно, что для обобщенной структуры изображение сигнала в точке чувствительности системы по К настраиваемому параметру определяется выражением
55 ч.®М(рИЭК (р)
Ф(р) гдеф(р) — передаточная функция замкнутой системы, бО (р) — входной сигнал.
При работе самонастраивающейся системы в режиме автомата-настройщика целесообразно настраивать систему по виду переходного процесса 65 (реакция системы на скачок). В этом случае ®= (Р ° (Ц
Иэ выражений (1) и (2) можно получить
ЭФ(р)/аК; фГр (3)
Дифференцируя обе части уравнения (3 ) по аператору Лапласа Р- и производя простейшие преобразования, получаем э э эв(рМар
Вводя обозначения T-()= можно записать
Ю(р) э аК„= аР (РЧ1(РЦ.
Иэ формулы (5) следует, что функция чувствительности. — может быть
Э7(р) i
dye ! получена путем домножения на 4 (операции Э/Эр в области изображений соответствует домножение оригинала на + в области оригиналов) произвоЛной сигналами„(()(сигнала в 1-й точке чувствительности).
Относительная производная Г(р)может быть получена структурным способом.
Для структуры, показанной на чертеже можно записать (р) „(р) "— +... - — -+"- Р+
Юъ Жи ъ и 1 (1 I I
+ / (р) +, + + — — — р4.. °, 19f 4/и жи л Nz
w„ ж ,„). „ (р)1 р „ „(>
eq(p)
, y)=K. передаточная функция
A; i -го звена; (6 ) A, A i (p) и Ь; (р) . — некоторые полиномы от р. Подставляя выражение (6) в выражение (5) получаем, что слагаемые вида N, /41, а следовательно и выражения заключенные в квадратные скобки в Формуле (4), не эанисят от значений настраиваемых параметров так как 1,(Р) Р ЭВ„(Р) Д А„,(P) б„(Р) Таким образом, относительная производная Г(р)может быть получена путем сложения сигналов из соответствующих точек чувствительности, предварительно пропущенных через вспомогательные фильтры, параметры которых не зависят от значений настраиваемых параметров, 1035565 Вводя обозначения для передаточных функций вспомогательных фильтров I t ! Фл < ®и-Ъ %n-л . (> (p) = — +- + ... y y - )р 1 . OYER МОь % » „ c л ) щ "„)P выражение (4 ) записывается в виде F (р)=Ч)ч „(р)+Ч (р)Ч,(Р)+" Ч(р)Ф„(р) (7 ) Уравнение динамики известного алгоритма беспоисковой градиентной настройки имеет вид 15 где К. - скорость изменения i-ro наст1 раиваемого параметра, 20 g.- коэффициент передачи i--го канала настройки; (1)- сигнал разности между выходными сигналами настраи,ваемой системы и эталонной модели, %K) -i -я функция чувствительности зк1 7 ЭК; — выходной сигнал настраиваемой 9c Я) системы. Если в качестве выходного сигнала З0 системы использовать сигнал F (E) вычисленный согласно формуле (7) блоком формирования, то известное уравнение динамики с учетом формулы (5} записывается в виде 35 к,= „-p,И)-F,в))t А,(V где F (g)- оригинал относительной про. С изводной настраиваемой системы,. ° 40 F (g)- оригинал относительной проЭ изводной эталонной модели. Приращение i-го настраиваемого параметра за один шаг настройки определяется по формуле 45 к „), () ач;юй (<) О Следует отметить, что функции .Тс(Р) иР (Р) однозначно свизаны соответ-50 ственно с ф (р) и ф (p) равенством F(p)=— i (р)!ар, Ф(Р) настройка апет в стоРону минимиза- 55 .ции Q (<) ЕИ)= сЬ2 F>(t) поэтому при7 () =7э(Мсправедливо равенствоф ®= Ф (р), т ° е. система настроена к своему эталону. 60 На чертеже изображена самонастраивающаяся система. Генератор ступенчатых сигналов 1 подает одновременно единичные скачки на генератор временных интервалов 2, на вход эталонной модели 3 и вход настраиваемой системы 4. Выходы фильтров подключены к входам блока сравнения 7, выход которого соединен.с входом блока умножения 8, второй вход которого подключен к выходу генератора временных интервалов. Первый вход блока настройки подключен к выходу блока сравнения 7, а группа входов подключена к группе выходов блока дифференциаторов 10, входы которого подключены к выходам настраиваемой системы 4. Самонастраивающаяся система в режиме автомата — настройщика работает следующим образом. Генератор ступенчатых сигналов 1 одновременно подает единичный скачок на вход эталонной модели 3 и настраиваемой системы 4 и запускает генератор временных интервалов 2, который вырабатывает сигнал, пропорциональный времени Фильтры 5 и 6 вычисляют сигналы соответственно с() " Ос(р) 7- И.)=1 i(F (p) ), которые сравниваются блоком сравнения 7. На выходе блока умножений 8 формируется сигнал Р, И)-F, ())4, который подается на вход блока настройки 9. Дифференцирующее устройство 10 вычисляет производные сигналов в требуемых точках чувствительности и подает их на группу входов блока настройки 9. Блок настройки 9 осуществляет вычисление приращений настраиваемых параметров по формуле (9 ) и производит настройку настраиваемых параметров. После окончания шага настройки, равного времени переходного процесса эталонной модели 3, настройка прекращается, генератор сигнала времени 2 переходит в начальное (нулевое) состояние, затем осуществляется следующий шаг настройки и так далее до достижения условия Fc ®= эЬ) Конструктивно генератор временных интервалов 2 представляет собой интегратор, на вход которого подано постоянное напряжение. Блок настройки 9 состоит из множительно-интегрирующих устройств, выполненных на базе двухфазных асинхронных микродвигателей. Блоки 5,6,7 и 10, выполнены на операционных усилителях. Величина коэффициента Ь; определяет скорость настройки и устойчивость процесса настройки. Коэффициент определяется известными методами поисковой оптимизации. Предложенное устройство позволяет осуществлять автоматическую настройку 1035565 Составитель A. Лащев Редактор Н. Швыдкая Техред К.Иыцьо Корректор Л. Бокшан Заказ 5831/48 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х<-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 систем по виду переходного процесса. Благодаря отсутствию подстройки бло ков контура настройки (фильтров, блока сравнения, блока дифференциаторов, блока умножения, генератора временных интервалов, блока настройки) в 1,5-2 раза повышается точность настройки.
