Устройство для компенсации запаздывания

 

Изобретение относится к автоматическому управлению объектами, содержащими в контуре управления звенья с запаздыванием. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение настройки устройства. За счет введения новых блоков и связей обеспечиваются достоверный контроль за правильным функционированием системы и подстройка параметров устройства на стороне регулятора, отделенного от объекта управления, например , физической средой. Устройство содержит элементы сравнения 1 и 6, регулятор 2, корректирующие блоки 3, 8 и 10 с запаздыванием, модели корректирующих блоков 7 и 9 без запаздывания , объект управления 4 и его модель 5, измерительный блок t1 и задатчик 12 управляющего воздействия. 1 ил. о со ю сд 4:i. о оэ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1325403

А1 (51) 4 0 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H ABTGPCHGMV СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ (21) 3969393/24-24 (22) 23.10.85 (46) 23.0?.87. Бюл. Р 27 (7 1) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода

"Электромашина (72) А.П.Инешин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 269251, кл. С 05 В 11/01, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 1108390, кл. С 05 В 11/01, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ КОМПЕНСАЦИИ 3АПАЗДЫВАНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению объектами, содержащими в контуре управления звенья с запаздыванием. Цель изобретения расширение функциональных воэможностей и упрощение настройки устройства. 3а счет введения новых блоков и связей обеспечиваются достоверный контроль за правильным функционированием системы и подстройка параметров устройства "на стороне регулятора", отделенного от объекта управления, например, физической средой. Устройство содержит элементы сравнения 1 и б, регулятор 2, корректирующие блоки 3, 8 и 10 с запаздыванием, модели корректирующих блоков 7 и 9 беэ запаздывания, объект управления 4 и его модель

5, измерительный блок 11 и задатчик

12 управляющего воздействия. 1 ил.

1325403

Изобретение относится к области автоматического регулирования объектами, содержащими в контуре управления звенья с запаздыванием.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и упрощение настройки устройства.

На чертеже представлена структур-. ная схема устройства. t p

Устройство содержит последовательно соединенные первый элемент 1 сравнения, регулятор 2 с передаточной функцией W, первый корректирующий блок 3 с запаздыванием, имеющий пере- 15 даточную функцию W . е Р 1 и объект ч управления с передаточной функцией

Ио, выходным сигналом Х и приведенным к выходу объекта, возмущающим воздействием Z. Устройство также содержит модель 5 объекта управления с передаточной функцией Ио, второй элемент 6. сравнения, первую модель 7 корректирующего блока без запаздывания с пео ,редаточной функцией W,,„„, второй кор- 25 ректирующий блок 8 с запаздыванием, имеющий передаточную функциюИ е

-Р1. вторую модель 9 второго корректирующего блока без запаздывания с передаточной функцией W>Ä „ третий коррек- 30 тирующий блок 10 с запаздыванием, имеющий передаточную функцию.И е

Кроме того, при необходимости измерения выходного сигнала Х объекта управления и подстройки параметров передаточной функции "на стороне регулятора 2" устройство имеет измерительный блок 11, подключенный к выходу второго измерительного блока 8 с запаздыванием, а модель 5 объекта упра- 4О вления связана с задатчиком 12 управляющего воздействия, выход Х которого подключен к первому входу первого элемента 1 сравнения,.

Выход второго корректирующего бло — 1 .ка 8 с запаздыванием подключен к второму входу первого элемента сравнения, а выход регулятора 2 через последовательно соединенные первую модель 7 корректирующего блока без запаздывания, вторую модель 9 корректирующего блока без запаздывания, второй элемент 2 сравнения и модель объекта управления связан с третьж входом первого элемента 1 сравнения, выход первого корректирующего блока 3 с запаздыванием через третий корректирующий блок 10 с запаздыванием подключен к второму входу второго элемента 6 сравнения, а выход объекта управления связан с входом второго корректирующего блока 8 с запаздыванием °

Устройство для компенсации запаздывания работает следующим образом.

Статические и динамические свой— ства системы автоматического управления с данным устройством описываются следующей системой уравнений, записанной в операторной форме:

d(P) = Х,(Р) — Ъ7 е Х(Р) — Y(P);

Y(P) = д(Р) W,(W, W,„- W, е ""тэ, Х(Р) = W, WÄ e " W л(Р) — К(Р),(1) где Д(Р) — операторное изображение сигнала ошибки, т. е. сигнала на выходе первого элемента 1 сравнения или на входе регулятора 2;

У(Р) — операторное изображение выходного сигнала на выходе модели 5 объекта управления.

Для нормальной работы устройства необходимо обеспечить идентичность передаточных функций первого корректирующего блока 3 без его запаздывания 7„ и его модели 7, т.е. М„ передаточной функции модели 5 объекта ,управления его собственной передаточной функции, т.е. Wо,„ = Ио, идентичность передаточных функций введенной второй модели 9 и второго корректирующего блока 8 без его запаздывания т.е. W,„ = W, а также идентичность передаточной функции введенного третьего корректирующего блока 10 с его запаздыванием 7< и передаточной функции исходного второго корректирующего блока 8 с его запаздыванием р

/ б2,, т.е. W> е 3 = И2 е-Р"-2.

В этом случае преобразование системы (1) алгебраических операторных уравнений, осуществляемое методом подстановки и исключения промежуточных переменнь|х (Р) и У(Р), позволяет получить общую передаточную функцию системы, характеризующую в операторной форме записи связь между выходным сигналом Х(Р) объекта1 ч управления с управляющим Х (Р) и возмущающим Z(P) воздействием:

X(r ) = f„(X.(P) + f )Z(P)j—

-Р с„

Х Р

«+ Р1 „1 Ро ) 03 з 13254 1 +WOW,WqW,(1 — е " " Д ) (2) (1 + WpW,W,W,) Отсутствие в знаменателе полученного выражения передаточной функции (2) членов, содержащих запаздывания, указывает на достигаемый эффект его компенсации на устойчивость системы, причем обеспечивается инвариантность

10 устойчивости к изменениям запаздывания как первого 3, так и второго 8, а также и введенного третьего 10 блоков с запаздыванием.

При этом (в отличие от известного

15 устройства) через второй корректирующий блок 8 с его запаздыванием передается к первому (вычитающему) входу первого элемента 1 сравнения выходной сигнал Х объекта 4 управления, что создает возможность его оценки—

20 измерения, например (как показано на чертеже) путем подключения соответствующего измерительного блока 11 к выходу второго корректирующего блока

8, Это расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет вести достоверный контроль sa поведением объекта 4 управления "на стороне регулятора 2" и устройства

30 задания управляющего воздействия Х, системы, а также (при необходимости) производить корректировку выходного сигнала Х объекта 4 управления, например, ручным или автоматическим изменением управляющего воздействия Х .

Наличие всего лишь одной (в отличие от известного устройства) модели

5 объекта управления существенно об,легчает настройку устройства, сводя- 40 щуюся главным образом к обеспечению идентичности параметров передаточных функций W объекта 4 управления и

W, блока его модели 5. Это объясняется удобным, с точки зрения настрой- 45 ки, местом подключения блока модели объекта управления "на стороне регулятора", что,с учетом упомянутого выше контроля за выходной координатой

Х объекта управления измерительным б0 блоком 11 позволяет объективно производить корректировку параметров передаточной функции блока модели объекта управления путем воздействия на его вход подстройки, например, в функ- 55 ции изменения управляющего воздействия .Х, если заранее известно, что передаточная функция объекта 4 управления (например, двигателя постоянного тока, управляемого по цепи возбуждения) определенным образом зависит от величины управляющего воздействия

Х,. Разумеется, для подстройки параметров блока модели 5 могут быть использованы и другие известные способы идентификации параметров объекта 4 управления, например, метод пробного сигнала, когда небольшим, обычно скачкообразным, изменением управляющего воздействия Х, на входе системы в сочетании с последующим наблюдением измерительным блоком 11 sa динамической реакцией объекта 4 управления судят о качестве протекания переходного процесса в системе и при необходимости корректируют его путем подстройки параметров модели 5 объекта управления или же регулятора 2 системы.

Что же касается необходимости (как и в известном устройстве) обеспечить идентичность передаточных функций первого и второго корректирующих блоков (3 и 8) без запаздывания и их моделей (7 и 9), а также идентичность передаточной функции введенного третьего корректирующего блока 10 и передаточной функции второго корректи" рующего блока 8, то эта задача (в отличии от задачи идентификации передаточной функций объекта управления 4 и его модели 5) практических трудностей не вызывает, так как устройства корректирующих блоков с запаздыванием отличаются высокой стабильностью их параметров, особенно если этим блокам соответствует одна и та же реальная физическая среда, разделяющая регулятор 2 и объект 4 управления, что приводит к одинаковости величин saпаздываний (, = С = 7з ) и затуханий (W, = W = 1 ) передаваемых сигналов.

В то же время данная система с ее усовершенствованным устройством компенсации запаздывания является в сущности типовой системой автоматического регулирования, реализующей принцип управления по отклонению — сигналу ошибки, так как теперь (в отличие от известного устройства) через второй корректирующий блок 8 с его запаздыванием 7 на первый элемент 1 сравнения и вход регулятора 2 поступает информация о выходном сигнале Х объекта управления и потому цепь передачи через второй корректирующий блок 8 является цепью отрицательной

1325403

Формула и з обре т е и и я

Составитель В.Пешков

Техред Л. Сердюкова

Корректор А. Зимдкосов

Редактор Е.Папп

Заказ 310б/41 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комигета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обратной связи системы (а не цепью ее компаундирования, как это имеет место в известной системе) . При этом реализуется основное преимущество систем с отрицательной обратной связью, за ключающееся в том, что их статистическая точность практически не зависит от отклонений — изменений величин коэффициентов передач блоков-звеньев системы, охваченных цепью такой отри- 10 цательной обратной связи.

4 С

Устройство для компенсации запаздывания, содержащее задатчик управляющего воздействия, подключенный к первому входу первого элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные регулятор и пер- 0 вый корректирующий блок с запаздыва- . нием соединен с входом объекта управления, модель объекта управления, первую модель корректирующего блока без запаздывания, связанную с выходом 25 регулятора, пторой корректирующий блок с запаздыванием, выход которого подключен к второму входу первого элемента сравнения„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и упрощения настройки устройства, в не— го введены вторая модель корректирующего блока без запаздывания и третий корректирующий блок с запаздыванием, вход которого подключен к выходу первого корректирующего блока с запаздыванием,, а выход — к первому входу второго элемента сравнения, выход которого через модель объекта управле— ния подключен к третьему входу первого элемента сравнения, выход объекта управления непосредственно связан с входом второго корректирующего блока с запаздыванием,.а выход первой модели корректирующего блока без запаздывания через модель второго корректирующего блока беэ запаздывания соединен с вторым входом второго элемента сравнения.