Устройство для моделирования оптимальной системы управления

 

Изобретение относится к области гибридной вычислительной техники. Цель изобретения - повышение точности . Указанная цель достигается введением в устройство трех регистров, селектора, счетчика, сумматора, схемы сравнения, ключа. Устройство может быть иЬпользовано при построении оптимальных систем управления объектами с распределенными параметрами. Поиск оптимального управления объектами с распределенными параметрами на одном устройстве заключается в пошаговом определении оптимального времени решения. 4 ил. с S сл с tsD GO СО ОО 00

СОЮЗ СОВаТСНИХ социдлистичксних

РЕСПУБЛИН (s9 4 G 06 G 7 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРЕИоМ сеидЕтельСтву

ГосудАРствеиньй Комитет сссР по длам изоиРктиний и отнютий (2l) 3790167/24-24 (22) 12.07.84 (46) 23.05.86. Бюл. В 19 (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.Е. Прокофьев и С.А. Положаенко (53 ) 681 . 333 (088. 8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 693399, кл. G 06 G 7/66, 1977.

Авторское свидетельство СССР

9 928378, кл. G Об 0 7/бб, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ..SU„, 1233188 А 1 (57) Изобретение относится к области гибридной вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение точности. Указанная цель достигается введением в устройство трех регистров, селектора, счетчика, сумматора, схе" мы сравнения, ключа. Устройство может быть и"пользовано при построении оптимальных систем управления обьектами с распределенными параметрами.

Поиск оптимального управления обьектами с распределенными параметрами на одном устройстве заключается в пошаговом определении оптимального времени решения, 4 ил.

1233188

2О

3 управляющего воздей-.твия Б„, в зависимости от наличия сигнала на управляющем входе селектора 3. Селектор

3 также стробирует передачу кодов на вход ЦАП 2 в случае, если формируется сигнал на одном иэ,выходов блока 4 ограничителей.

Группа схем 4 сравнения совместно с элементом ИЛИ 5 предназначена для формирования стробирующего сигнала, поступающего на селектор 3, когда выходные сигналы BC-сетки 1 достига.ют предельных значений. Число схем. сравнения группы равно числу выходов

BC-сетки.

Регистр 6 служит для хранения ко да установившегося значения Ц1„

Регистр 7 служит для хранейия кода максимального значения управляющего воздействия U„

Счетчик 8 предназначен для вычисления значения коэффициента линейнонарастающей функции U(t )=a t .

Сумматор 9 и регистр 11 образуют цифровой интегратор, работающий по схеме с параллельньм переносом. Данный интегратор совместно с ключом

12 служат для формирования линейно нарастающей функции U(t)=а;t,.

Схема 10 сравнения предназначена для сравнения кода текущего,"-: ачения величины переходной функции U(t ) с кодом заданного значения установившегося значения U „ . Схема 10 сравнения вырабатывает сигнал управления, поступающий на селектор 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Временные диаграммы на фиг. 4 даны для случая, когда текущее значение U(t) переходной функции при первойитерации (т.е. U(t)=a„ . Импульсом, поступающим с входа. сброса устройства, счетчик 8 сбрасывается в нуль, а в

BC-сетке 1 производится подключение блоков задания начальных и граничных условий. Начальные и граничные условия известны априорно иэ исходных данных задачи. После этого в регистры 6 и 7 заносятся соответственно значения кода установившегося значения U,, и кода максимального управ+ ляющего воздействия U . В счетчик

8 через входы предварительной установки заносится код начального значения коэффициента пропорциональности а „ <

Решение задачи начинается с момента подачи на вход ЦАП 2 кода максимального значения управляющего воздействия У с выхоДов регистра 7 через селектор 3. Такое управление каналами селектора 3 обеспечивается соответствующим управляющим импульсом с выхода схемы 10 сравнения в данном случае нулевым уровнем сигнала с соответствующего выхода схемы 10 сравнения, так как в начальный период решения код текущего значения переходной функции U(t) меньше кода заданного установившегося значения

U ). В начальный момент решения нй одна из выходных координат ВС-сетки 1 не достигнет предельного значения, поэтому на выходе элемента

ИЛИ 5 отсутствует сигнал, стробирующий селектор 3. При этом объект, промоделированный BC-сеткой 1, движется к конечному состоянию с макси-. мальной скоростью при предельном значении управляющего воздействия U

Одновременно с подачей на вход

ЦАП 2 кода значения U öèôðîâîé

+ интегратор начинает формировать линейно нарастающую функцию U(t)=8,„„ t.

Происходит это следующим образом.

Код начального значения коэффициента пропорциональности а„, с выходов счетчика 8 поступает на информационные входы второго слагаемого сумматора 9. Первым тактовым импульсом (тактовые импульсы поступают с тактового входа устройства с частотой

Г через ключ 12 на вход управления регистра 11) код а „ будет занесен в регистр ll и установится на его выходах. Так как выходы регистра 11 связаны с входами первого слагаемого сумматора 9, то код а „ „ поступит также и на входы первого слагаемого сумматора 9. При следующем цикле работы цифрового интегратора (т.е. при процессе суммирования кодов на входах сумматора 9) на выходах суммы сумматора 9 установится код, равный величине 2-а „„„. Следующим тактовым импульсом он будет занесен в. регистр

11, и появится на его выходах и входах слагаемого сумматора 9. Таким образом, при поступлении тактовых импульсов на управляющий вход регистра

11, на выходах суммы сумматора 9 будет формироваться линейно нарастающая функция И=п а „ „ (где Б — текущее значение кода, п — число постуПри достижении допустимого значения на выходе, соответствующем

L точкам объекта, сигнал с этого выхода блока сравнения 4 разомкнет ключ 12. Работа цифровага интегратора останавливается. Этот же сигнал поступит на управляющий вход схемы

10 сравнения. Б этом случае схема

l0 сравнения сравнивает два кода: текущего значения переходной функции

U(t), существующего на выходе сумматора 9 в момент астанава работы

45 цифрового интегратора, и кода установившегося значения U поступающего с выходов регистра б.

Если эти коды равны, сигналом с соответствующего выхода схемы 10 сравнения, селектор 3 будет переключен на передачу кода установившегося значения U> z на входы ЦАП 2 (код установившегося значения U< поступит сразу же после исчезновения строби- 5 рующего сигнала на выходе элемента

ИЛИ 5). Наступит режим стабилизации да заданном уровне U>„

50 пивших тактовых импульсов ), пропорциональная линейно нарастающей зависимости 11(1)=8.нач t.

Как только хотя бы одна из выходных координат (кроме координаты, соответствующей точкам L, так как их запаздывание максимально} достигнет предельнorо значения, на выходе элемента ИЛИ 5 сформируется импульс, 10 стробирующий селектор 3. При этом запрещается передача входного кода на выход селектора 3. Тем самым будет организован режим, обеспечивающий движение объекта в обратную сторону. 1>

При переходе выходной координаты, достигшей предельного значения снова внутрь области допустимых значений, импульс на выходе элемента ИЛИ 5 исчезнет, а на вход RC-сетки 1 вновь 20 будет поступать максимальное управляющее воздействие U, . Таким об— разом, организуется движение объекта цо границе области допустимых значений его выходных координат до окончания переходного процесса в этих точках. На этом этапе решения регулятор и моделируемый объект управления представляют собой замкнутую систему, удерживающую выходные 30 координаты объекта на допустимых значениях.

Если в момент сравнения кад, соответствующий текущему значейию переходной функции U(t), больше (или меньше) кода .установившегося значения 11 „, та с соответствующего выхода схемы 10 сравнения поступит на вход прямого (или обратного) счета счетчика 8 импульс, благодаря которому увеличивается (или уменьшается) код начального значения коэффициента пропорциональности а „ „ . Переключения каналов селектора 3 в зтам случае не произойдет.

После корректирования начального значения коэффициента пропорциональности а „ „ решение задачи продолжается (так как ереключения селектора

3 не произошло) да момента, когда коды текущего значения U(t) переходной характеристики и заданного значения U 1„. совпадут.

Таким образом, поиск оптимального управления объектами с распределенными параметрами на одном устройстве заключается в пошаговом определении оптимального времени решения (исходя из выражения (1): если U „ фиксировано и коэффициент пропорциональности на данном шаге решения не изменяется, та варьируемой величиной является время решения t). Оптимальное время решения t,ù определяется временем формирования зависимости

U> а t,ù. на выходе цифрового интегратора. Управление, полученное за время формирования зависимости

U, :=à t также будет оптимальным . Кроме тога, оптимальное решение 1 „, определяется из условия достижения установившегося значения без перерегулирования и за минимальное время в точках, время запаздывания которых максимально. Достигается эта итеративным путем, когда рассчитываются значения переходной функции в этих точках (используя выражение (1)) и они сравниваются с заданным установившимся значением. Переход объекта на режим стабилизации означает, что поиск оптимального управления закончился.

Формула изобретения

Устройство для моделирования оптимальной системы управления, содержащее ВС-сетку, группу из п схем сравнения, элемент ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом 5

РС-сетки и первыми входами схем сравнения группы, выходы которых подключены к входам элемента И1И, группа выходов HC-сетки соединена с вторыми входами (п-1)-й схемы срав— нения группы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены регистры, селектор, счетчик, сумматор, схема сравнения и ключевой элемент„ ин- tS формационный вход которого подключен к тактовому вход устройства, выход и-й схемы сравнения гругпы соединен с. упр вляющим входoM схемы сравнения и управляющим входoM ключевого эле:,::-..нта, выход которого соединен с входом синхронизации первого регистра, выходы которого подключены к входам первого слагаемого сумматора. выходы которого соединены с информ;. .— ционными входами TIppBGI О регистра и первой группой информационных входов схемы сравнения, выход,С-сетки подключен к второму входу п-й схемы сравнения Гр ппы Входы вто рого слагаемого сумматора подключены к выходам с летчика, информационные входы которого являются первой группой информационных гходов устройства, вход сброса счетчика и вход задания начальных и гра чных условий

PC-ñåòKè соединены с входом установки в исходное .:остояние у<.-ройства, входы прямого и обратного счета счетчика подключены соответственно к выходам "Меньше" и "Больше" схемы сравнения, выход Равно" схемы сравнения соединен с управляющим входом селектора, вторая группа информационных входов схемы сравнения и первая группа информационных входов селектора соединены с выходами второго регистра, информационные входы которого являются второй группой информационных входов устройства, информационные входы третьего регистра являются третьей группой информационных входов устройства, выходы третьего регистра соединены с второй группой информационных входов селектора, выходы которого подключены к входам цифроаналогового преобразователя, выход элемен-.а СПИ соединен со строби: - ющим входом селектора. /д,де (ле иа &леда ,ее еис пиеа и с1/нииу7н7 и. Э (тупели ус не пемазыд прецесс радо пзью цищюд го липее-пе

ge f у,,(дпя ma л) v, <

Фиг.9

ВБИПИ Заказ 2773/5? Тираж 671 Поцписное

Произв,-допигр. пр-тив, г. Ужгород, уи. Проектнаа, 4