Устройство для моделирования систем управления
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. ( 1043688, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , оно дополнительно содержит последовательно соединенные первьш блок вычитания, второй интегратор , второй блок запаздывания, второй блок вычитания, третий блок вычитания, третий интегратор, четвертый блок вычитания, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, другой вход второго блока вычитания соединен с выходом третьего масштабирующего блока, другой вход третьего блока вычитания соединен с выходом второго блока срав (Л нения, другой вход четвертого блока вычитания подключен к выходу преобС разователя угла в напряжение.
союз сонетсних
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕС 1УБЛИН зад С 06 G 7/66
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
f3O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1043688 (21) 3228979/18-24 (22) 31. 12.80 (46) 15. 05. 84. Бюл. Ф 18 (72) В. А. Авдеев, Л.П. Иьппляев, С. К. Коровин, С.Ф. Киселев, С.P. Зельцер, Н.С, Юдин, И.П. Стро-, ков и И.Н. Щемелева (71) Сибирский ордена Трудового
Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и
Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И. Ленина (53) 681.3(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
В 1043688, кл, G 06 С 7/бб, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕИ УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. ь. 1043688, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно дополнительно содержит последовательно соединенные первый блок вычитания, второй интегратор, второй блок запаздывания, второй блок вычитания, третий блок вычитания, третий интегратор, четвертый блок вычитания, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, другой вход второго блока вычитания соединен с выходом третьего масштабирующего блока, другой вход третьего блока вычитания g соединен с выходом второго блока срав нения, другой вход четвертого блока ввюнтанин подключен к вьподу преобразователя угла в напряжение.
Ф
Р й
1 {р о 6п <-.--;);».. е
С: <- il!с Л 33.(T3OL)BJIEI1 >>.! .!i> Br i.. i 3»:r . 3i.Г- ..)1{ОПТ-(Т(З iLIIQ!
TC Х!Т" .П(И >, < .О ",Е .) Ь(ГЬ ИС;! ОП(?" {3ЗЯ! >О
ДЛЯ NO U C)cll
УП()Я)з(5!!0!ОК
1(о огп Jii.."ОБ(у Я ..т. »13„")1 3) .1/а61? >1 из Бестло устройства )1,5!я )сод»я>(113(звя<—
1(иЯ clTc тQl)JJ)l Уп(за!злеl!кв .„c<0)(1»337,<3!Ц(з последOI!B i ес(ь(IQ БT.JJ .". с>п:ыс пер зь::- " мас(((табк(>у!)>(<(((й! 6>>0:c., пс.,>гый 6>30 ( сравн еь(ий,, клтег;)атар, с)3:тз а > е>: ный отрицательной 0633Bтк;;Д c ll >.3 т),0, 6 1(31(ЗЯПЯЗдь Бс{пия < БТО,>Ой )Jl C TC ".) > Jl БiTP!13(я <
Бтс)рой:-(Яc!{(та>б({рув:!{т(й б;{ск. 6: управления, Б(сл(очя(о:3(кй! и о(.т(е, та ят(зл ь.но соедк:!снкые регу((ятор, мяг;...тпый
ПУС КЯ . ЕЛТ», .i 051() l"! QQI) 13 !l (r, ТЬ .. (i преобразоват ль угля !3 I!B{!p)I«BI!1:е, я
TBIoKp третий и icT f . СГ>!!13 1031{<(к) блае, IIPH Второ;..у Входу блок;. сряппсii!T»l,. r CТРО IC à !J,. !51 3,">j!PJ! Р< 1:. (КЯ CIIC— тем управления )Bбc П(т сл(.i;r f»ïóiò О Э (3 Я. 3 01 " с Исследуеь{ы{ -:. блок упр(Бл- нля;ы ?;:6,:!ть>вдет ";lip(1(3 я(ощее пазi --йс г>33(с ) Бl!ДЕ {33!! Я (.:{, ; Зто Воздействие п 3".QáðB зопянлае:з ПР ЕО()Р а 3авс<Т OJI( LÜÈITT (> Е > Сi! Б >(С р Б;3> 6>IOIC . \ 0 (<Б (- rf1 (5) 1(3 Сli(()Язlа а ),(З>{СТ "и" С:JI)E!rgj(! Т)Я 1(аь(3 )п>p< зля юце )f Паз:! c!! c Бк<) !Iас т-;, —. пающсга -ерез !((3:з::31": ь!Пс({гг; .:-.р;>0(::!!i: 6J10! Ог!е{)ят;Бна ".: 6т (c l; )Гг!Оя.- " IIКЯ IJJIII .. с-1 (-ГИ . ) р. Па i!Я.ll (. а За Щ30К - Б с денс(ОГО .: . I)(- <1 <" е(>О(» < ><)3" ) "((1(), БРЕ<(() Iir! Г Б),";-ОБ Я, J(C,)БQ { O ) {01, <1 { P<1 >-. -. Ilенкя >l?:,„ :я л че)3(з мат>ель 06 .е ктя Б пз)" р Я щ P 1 и» я х —, Q .- д (- 3,3 Б л r;. 3 к,;,; —,; (: -(r„ r., (> j B— тс -т. 3) <ыь(ас,>з,(»(:с >,(О..з >;, ", (I >)с тар;. Баче:-к>ого с-! Гл!Пате:,;1:ай 063ат> (>1 сБЯз(ЯР.- к бг Оl(а з<1!I j1 -Я-с,пi"- i;с,с ;)— {!Яет н: ?тос)01> )6J>Qic p i" ения; г{(» Ill>>rIT га а ) С $(); (: I (I i 3 ) O >" >- "<- 3 l, >) > ЕТ(>.-) {ОЬ! (33,-...",—;,-т ) ",: >Зт; Г.) -rrl C>. .;-<>- (:-Н>()1 т,-j; 0--! T1(i/if!f0{ Q ч -»т> з i » > (;й >! С(f! j" »6, . > ! ",:, С> ((.:(:<.»,,; Trr. -С)М,1?(кот;Е (36 ЬЕ>("Тс! УПРЯ 3) Е (,Я (т(»>".1 <, .)""< >" ЕР>ЕЗ <3ТОРОЙ ь(асп(таби.-> по(31!т>й) блок;.егу)лятара )„, 1 (< Цеда> тяток. å(.-,-ногс. 0ñòð0éñòâÿ зак,.-поиB —, Я 6;,3){Ь»(КХ Затр>С{> ;.-. 1»pp„;JC н > (Я мод сг! 11рава > ) .. Сбуст(авлеп13!.i)>. (0» 3 СУТC Т Р<»ЕT ВОЗМОЖНОСТЬ >({зг) ао(л(вт(.1 с г о вс спр оиз Ведения несг".ОЛЬК (Х МСДЕ ТЬНЬХ РЕЖИМОВ УПРаВЛЕНИЯ. >1С?з() Ti= Обрстения — п>овьщ(ение быст3> ()JIPй1 с (зкл . Указа(и яя цель достигается тем, что Б устройство для моделирования ;.! fCTB:-rÜ. Л(РаБЛЕБИЯ ВВЕДЕНЫ ПОСЛЕДОВа; ел ьл(о со с д(1 нc E(«ale первый блок вьтчит;:{(!315{,, втОрОЙ и((тегpBTOp q IзтОр Ои 6.-{ок зяпа дь(ванкя, второй блок вы:. J(òB1(3I5I третий блОК ВычитЯниЯ5 тре л(й кнтеггатор и четвертый блок вы) т> ппяжс (н! C ББ»3(с>3)!» Пернаго, второго, третьеH .(Ств!«того блоков вычитания, ) "гат>ой м03{с 1(i 063)скта (3 при13ащениЯх и ял(- зо(зян )ой и;-. Бтором интеграторе Бт .33()м 63>oice -запаздь>(занк»л>, и модес)3(я )Ifpя Б;(ения Б г>рк(ра>((ениях > .;:i:3:."оиа к(ай ле. третьем интегратор : 0)всii::.<=T п:! :Ял :ел. на воспроизводить : j срсй кто,,сзс!(,нь(5! рсжкм управ((ения ... (:3 . з ip!!;. Il>к, с!!Qécòг, блока управле,{т()3, !Ip<(зто" H= требуется введе (ие в . грайствс i! араго блока управления, ;t,Д(!CтаТQ:!r(0 (МС{ . f-, ТОЛЬКО ЕГO МОДСЛЬ приращениях, т:сследнее ощутимо сви:„ст Q BT;)B f fl ня cQBäBF(I(å уст,-<ойства). 3)с! ЧЕРТЕжа ПРИВЕДЕ((Я СТРУКтУРНаЯ :.."ЕМс! )>С Ti C "й :ТIЗ;)i У(. ГРОЙС БР QJ351 МО(ТЕЛИРОЬЯНИЯ СИС :.Пряг. с{вил содержит пер вь;к мас;II i B6 !póþ.3) к::: ок 1, второй масг(таби)ующкй бл зк ., .; ер Бык блок 3 ср а)зненкя,, пер;зь;-; кнтегра>ар ч первь(й i6J!QJc 5 за> я=".—,ывян(:я> второй алак 6 сря Бпел(!я . Лервь(й блок 7 вычитания „ -тор(зй инт.:- ратор 8, Б горой алак 9 =-япяздь(вс{:,:115>,. БTopoé блок 1 0 Бычкт<з тия, чет(з i>т )тй блок 1 1 Бьгlктяния, третий кнгсгpàòîð 12, третий блок 13 с)заьзне!{! я, преобразователь 1ц угла Б;:а((ряя(е.—:ке., третий маcãë абирующий i3jTîj(1Ч, блок 16 управле(п я состоя3>(к(:. )»з электрод(зкгатс<ля 17, магнит:.Ого г(усксзг(ч"r 18 !» регу(15(тс.ра 19. if;TTBIIl(5! ) Выход которого соединен с первь:и >зходом псрвога блока вычитания, I3" 0poé вход которого подключен к вы-.::(>»y ",(lpJ3oã0 масштабирующего блока, другс и Бхо,:, второго блока вычитания «осли((с;; с 1) ходом тре-: ьега масщтаби3F) !) "i0;!l,". Га 63; ОКB > I(pó Гак (3õ QJJ т13етьеГО 6. Ок;; Бь(чкта(кя соединен с выходом тг. араго блока сравне:-(И5(, другой вход ет(з с р то го 6J: окя Вычитания подключен (зьг(о>(у (рс()брезавателя угла в наК -Р" M(p) тр+1 1 3 109253 На чертеже обозначено:,и ; у д действительные (натурные) управляющие и выходные сигналы натурного объекта; р-„,р-г, y„, yã — модельные, преобразованные в масштаб напряжения, управляющие и выходные сигналы соответственно для первого и второго модельных контуров управления, у+ — сигнал о заданном значении выходной величины объекта управления. 10 Устройство для моделирования систем управления работает следующим образом. Исследуемый регулятор 19 вырабатывает сигнал об управляющем воздейст- 15 вии, как реакцию на модельный выходной сигнал объекта управления и задание у на этот сигнал . Сигнал с выхода регулятора 19 подается через магнитный пускатель 18 на электродви- 20 гатель 17, выходной вал которого механически связан с преобразователем 14 угла в напряжение, Последний преобразует угол поворота вала электродвигателя 17 в электрический сигнал 25 р.„, который поступает на второй вход первого блока 3 сравнения. Действительный управляющий сигнал р., поступающий оперативно с натурного объекта управления или зарегист- 30 рированный и воспроизводимый в требуемом масштабе времени, подается на вход первого масштабирующего блока 1, в котором изменяется величина этого сигнала. С выхода первого масштабирующего блока 1 сигнал посту— пает на первый вход первого блока 3, где из него вычитается сигнал ., Сигнал о полученной разности преобразуется в первой модели объекта в приращениях с передаточной функцией где К вЂ” коэффициент усиления; Т— постоянная времени инерции; Т вЂ” время чистого запаздывания. Эта модель реализована в виде последовательного соединения первого интегратора 4 и первого блока 5 запаздывания. Действительный выходной сигнал у поступающий оперативно с натурного объекта управления или зарегистрированный и воспроизводимый в требуемом 55 масштабе времени, подается на вход масштабирующего блока 2, в котором изменяется его величина, С вЫхода масштабирующего блока 2 сигнал поступает на второй вход второго блока 6 сравнения, где из него вычитается сигнал с выхода первого блока 5 запаздывания. Полученный на выходе второго блока 6 сравнения сигнал у-„ является модельным выходным сигналом первого модельного замкнутого контура управления. Сигнал у> подается через масштабирующий блок 15, где изменяется его величина, на вход исследуемого регулятора 19. Процесс моделирования в первом модельном контуре управления описывается выражением у„(t)=Y.,y (t)-я(к,p(t:-в>-,<с-е)), д 8 О, в котором W f J — модель объекта в приращениях; К,, К, — коэффициенты третьсго 2 и первого масштябирующих блоков, Т.е., изменение первого модельного управляющего сигнала неизбеяно вызывает изменение первого модельного выходного сигнала, что в свою очередь, приводит опять к изменению первого модельного управляющего сигнала. Во втором модельном контуре управле ия регулятор 19, магнитный пускатель 18 и электродвигатель 17 заменены их моделью в приращениях, реализованной на третьем интеграторе 12, охваченном отрицательной обратной связь.о, т.е. модель блока управления в приращениях представлена инерционным звеном первого порядка. Эта модель связана с сигналом, поступающим на вход натурного регулятора, и с сигналом, вырабатываемым этим регулятором. Работа второго модельного контура осуществляется следуюцим образом. Из сигнала о втором модельном выходе у в третьем блоке 13 вычитания 2 вы-.итается сигнал у,, поступающий с выхода второго блока 6 сравнения. Сигнал о полученной разности идет на третий интегратор 12, где пересчитывается в сигнал о корректировке управления первого модельного контура. С выхода третьего интегратора 1? сигнал подается на ьход четвертого блока 11 сравнения, где и вычитается из сигнала д „, поступающего с выхода преобразователя 14 угла в напряжение. На выходе четвертого блока вычитания получается сигнал 2 о втором модельном управлении. 1092534 1(с) ))(t) и1 fy„(t) у (с)1 (ЭФ р ft Составитель В. Фукалов Техред С.Мигунова Корректор Г. Решетник Редактор А. Долинич Заказ 3257/-34 Тираж 699 Поцписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб..) д. 4/5 Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Сигнал (.. поступает на первый блок 7 вычитания, где вычитается из сигнала„ идущего с выхода первого масштабирующего блока 1. Сигнал о полученной разности, аналогично перво- 5 му модельному контуру, преобразуется во второй модели объекта в приращениях, имеющую такую же передаточную функцию, что и первая модель объекта в приращениях, и реализованной с помощью последовательного соединения второго интегратора 8 и второго блока 9 запаздывания. Во втором блоке 10 вычитания иэ сигнала, поступающего с выхода третьего масштабного блока 2, вычитается сигнал с выхода второго блока 9 задержки, в результате получается сигнал у2 о модельном ныходе второго контура управления. Сигнал у> подается на первый вход третьего блока 13 вычитания и, тем самым, замыкается второй модельный контур управления. Процесс моделирования во втором модельном контуре управления можно описать выражением где Ы.)(.) — модель блока управления в приращениях. Использование моделей объекта и блока управления в приращениях в сочетании с натурными сигналами об управлениях и выходах объекта, об вырабатываемых управлениях и входах блока управления позволяет, примерно, в два раза сократить время моделирования беэ реализации второго натурного блока управления. При этом не страдает полнота воспроизведения реальных условий исследуемого блока управления, так как не учитываемая в моделях н приращениях информация об объекте управления, блоке управления и внешних воздействиях поступает непосредстненно с натурного объекта и блока управления.
