Устройство для компенсации запаздываний

 

Изобретение может быть использовано для построения систем автоматического управления техническими объектами, содержащими значительные запаздьшания и подверженными влиянию неконтролируемых возмущений с нестационарными свойствами. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет компенсации в явном виде различных запаздываний в одном канале регулирования объекта. Регулирующее воздейстр вие и экстраполируется в экстраполяторе 17 на меньший интервал запаздывания , корректируется в модельном контуре (составленном из первого масштабирующего блока 12, сумматора 13, второго масштабирующего блока 14, третьего блока 15 задержки и второго блока 16 сравнения) с учетом разницы мезвду большим и меньшим запаздыванием в одном канале регулирования, после чего реализуется исполнительным блоком 2. Выходной сигнал уёт ройства получается в результате сум мирования измеренного датчиком 3 зна-- чения выходного сигнала Y объекта и преобразованного в модели 8 инерционной части объекта сигнала об оптбке экстраполяции регулирующего воздействия (Л и 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

< 1> 4 G 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCKOMY СОИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4161246/24-24 (22) 15.12 ° 86 (46) 15.07.88. Бюл. Р 26 (71) Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.П.Авдеев, В.И.Соловьев, Ю.А.Сарапулов, В.А.Столяр, Л.П.Мышляев, М.Б.Купчик, M.Ô.Ìàðüÿñîâ и Ю.В.Нагайцев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 962839, кл. G 05 В 11/01, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЗАПАЗДЬБАНИЙ (57) Изобретение может быть использовано для построения систем автоматического управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконтролируемых возмущений с нестационарными свойствами. Изобретение позволяет расширить функциональные

„„SU„„1409966 А 1 возможности устройства за счет компенсации в явном виде различных запаздываний в одном канале регулирования объекта. Регулирующее воздействие U экстраполируется в экстраполяP торе 17 на меньший интервал запаздывания, корректируется в модельном контуре (составленном из первого масштабирующего блока 12, сумматора

13, второго масштабирующего блока 14, третьего блока 15 задержки и второго блока 16 сравнения) с учетом разницы между большим и меньшим запаздыванием в одном канале регулирования, после чего реализуется исполнительным . блоком 2. Выходной сигнал Y " уст= ройства получается в результате суммирования.измеренного датчиком 3 значения выходного сигнала Y объекта и преобразованного в модели 8инерционной части объекта сигнала об ошибке экстраполяции регулирующего воздеиствия

U . 1 ил.

1409966

Изобретение относится к технике автоматического управления и регули, рования и может быть использовано для построения систем автоматическо-.

5, го управления техническими объектами,, содержащими значительные запаздыва ния и подверженными влиянию неконтролируемьж возмущений с нестационарными свойствами, причем преобразование регулирующего воздействия осуществляется в одном канале регулирования с несколькими запаздывания, т,е. зависимость между выходным сигналом Y объекта и регулирующим воздействием U в операторной форме имеет вид и n„

7(Р)=(1с„е + kze ) g (P) U(P) (l t где k 1 и k — коэффициенты передачи 20 для различных запаздываний объекта соответ"ственно; и à — времена запаздывания

z 25 причем (ь„ . (Р) — передаточная функция инерционной части объекта.

Примером описанного класса объек30 тов являются каналы регулирования теплового состояния горна доменных печей "снизу" путем изменения расхода природного газа или мазута.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройст-35 ва.

На чертеже представлена блок-схема устройства для компенсации запаздываний.

На блок-схеме приняты следующие обозначения: U(t) — сигнал регулирующего воздействия в t-й момент времени; Y(t) — выходной сигнал объекта управления UP(t) — входной сигнал

У

45 устройства для компенсации запаздываний; v(t) — неконтролируемое возмущение; Y (й) — выходной сигнал устСК ройства для компенсации запаздываний.

Устройство для компенсации запаздываний содержит объект i управления,50 исполнительный блок 2, датчик 3 выходной величины, третий масштабирующий блок 4, первый блок 5 задержки, первый сумматор 6, первый блок 7 срав4 5 нения, модель 8 инерционной части объекта, третий сумматор 9, четвертый масштабирующий блок 10, второй блок 11 задержки, первый масштабирующий блок 12, второй сумматор 13, второй масштабирующий блок 14, третий блок 15 задержки, второй блок 16 срав" нения и экстраполятор 17.

Алгоритм функционирования устройства для компенсации запаздываний следующий. Регулирующее воздействие

U экстраполируется в экстраполяторе

17 на меньший интервал запаздывания, корректируется в модельном контуре (составленном из первого масштабирующего блока 12, второго сумматора 13, второго масштабирующего блока 14, третьего блока 15 задержки и второго блока 16 сравнения) с учетом разницы

1 между большим и меньшим запаздываниями в одном канале регулирования, после чего реализуется исполнительным блоком ?. Выходной сигнал Y " устройства для компенсации запаздываний получается в результате суммирования измеренного датчиком 3 значения выходного сигнала Y объекта и преобразованного в модели 8 инерционной части объекта сигнала об ошибке экстраполяции регулирующего воздействия

UF

Для реализации описанного алгоритма функционирования устройства для компенсации запаздываний входной сигнал U устройства экстраполируется

P на время запаздывания nq в экстра1 поляторе 17 и подается на вход второго блока 16 сравнения, где алгебраически суммируется с выходным сигналом второго сумматора 13 и входным сигналом исполнительного блока 2. Во втором сумматоре 13 происходит суммирование сигналов, поступающих на

erо первый и второй входы. На первый вход второго сумматора 13 поступает выходной сигнал второго. блока

16 сравнения, умноженный в первом масштабирующем блоке 12 на коэффициент kE. Ha второй вход третьего сумматора подается выходной сигнал второго блока 16 сравнения, умноженный во втором масштабирующем блоке 14 на коэффициент kg и задержанный B третьем блоке 15 задержки на время -

Регулирующий сигнал U подается с выхода второго блока 16 сравнения через исполнительный блок 2 на вход объекта 1 управления.

В третьем сумматоре 9 происходит суммирование сигнала об измеренном датчике 3 значении выхода объекта 1 управ1409966 первом блоке 5 задержки, второй сигнал есть умноженный на коэффициент

k в четвертом масштабирующем блоке

10 и задержанный на интервал 7 во втором блоке 11 задержки входной сигнал исполнительного блока.

Предлагаемое устройство для компенсации запаздываний обеспечивает компенсацию различных запаздываний в одном канале регулирования, что видно из следующих выражений. Операторная зависимость выходного сигнала ск устроиства Y от его входного сигнала U имеет вид ! ления Y и сигнала с выхода модели 8 инерционной части объекта.На вход модели инерционной части объекта подается сигнал, являющийся результатом алгебраического суммирования в первом блоке 7 сравнения сигнала UP u выходного сигнала первого сумматора б. В первом сумматоре б происходит сложение следующих двух сигналов: первый сигнал получается .в результате умножения íà k в третьем мас1 штабирующем блоке 4 входного сигнала исполнительного блока 2 и его задержки на время запаздывания Г, в

15 и

7 (Р)= Ц,(Р) V,(Р) — „„(1 „е "+1 е )U (Р) — q (Р) И (Р)(2) из (2) получаем у" (Р) = V.(Р) U (P). (4)

Выражение (4) для совокупности объекта 1 управления и устройства для компенсации запаздываний свидетель-. ствует о том, что устройство обеспечивает полную компенсацию запаздываний в объекте управления.

Устройство для компенсации запаздываний имеет более. широкие функциональные возможности, так как позволяет осуществлять компенсацию запаздываний не только в состояниях, но и нескольких запаздываний в одном канале регулирования.

Формула изобретения где qr (Р), " (Р) — передаточные функ- 25 ции соответственно инерционной части обьекта управления и ее модели;

pl (Р) — передаточная функ- 30 ция экстраполятора.

При условии адекватности модели, ".е. при

Устройство для компенсации запаздываний, содержащее первый масштабирующий блок, второй масштабирующий блок, последовательно включенные исполнительный блок, объект управления и датчик выходной величины, последовательно включенные третий масштабирующий блок, первый блок задержки, первый сумматор, выходом соединенный с первым входом первого блока сравнения, последовательно включенные четвертый масштабирующий блок и второй блок задержки, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, вход исполнительного блока соединен с входами первого, второго, третьего и четвертого масштабирующих блоков, вход устройства соединен с вторым входом первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет компенсации разных запаздываний, в него введены экстраполятор, второй блок сравнения, последовательно включенные третий блок задержки, второй сумматор, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, последовательно включенные модель инерционной части объекта и третий сумматор, выход которого подключен к выходу устройства, выход датчика соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого блока сравнения соединен с входом модели инерционной части объекта, выход первого масштабирующего блока соединен с первым входом второго суммато- . ра, выход второго масштабирующего

1409966

Составитель А.Лащев

Техред Л.Сердюкова Корректор М,йароши

Редактор А.Огар

Тираж 866 Подписное

Заказ 3477/42

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блока подключен к входу третьего блока задержки, вход устройства соединен с входом экстраполятора, выход которого соединен с первым входом второ ro блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом второго блока сравнения и с входом исполнительного блока.