Система автоматического управления нестационарным объектом
Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является повышение помехозащищенности системы автоматического управления нестациокарньи объектом, у которого меняется не только коэффициент передачи, но .и собственная частота и демпфирование, от высокочастотных помех при обеспечении всех требований, предъявляемых к качеству переходных процессов, при малой чувствительности показателей устойчивости и качества к изменению в заданньк диапазонах переменных параметров , к неучтенным при синтезе малым постоянным времени и при ограниченной мощности исполнительного устройства . Поставленная цель достигается за счет введения в прямую цепь системы перестраиваемого корректирующего устройства с подстраиваемыми параметрами и в обратную связь, охватывающую исполнительное устройство и суммирующий усилитель, корректирующего звена, полином знаменателя передаточной функции которого содержит сомножитель, равный полиному знаменателя перестраиваемого корректирующего устройства, т.е. за счет выбора основного контура в классе помехозащищенных параметрически инвариантных компенсационных систем и введения подстройки минимального числа параметров регулятора с помощью блока вычисления параметров корректирующего устройства и блока датчиков. 3 ил. S сл со О) ч
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5д ф G05 В 11/01
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4)66486/24-24 (22) 22.12.86 (46) 15.07.88. Бюл. В 26 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.А.Боголюбов и Н.И.Соколов (53) 62-50(088.8) (56) Боголюбов А.А. Определение квазиоптимальной математической моделя .САУ вЂ” В кн.: Синтез систем управления объектами с переменными параметрами: Труды МАИ. M., 1983, с.35-46.
Остославский Н.В. Аэродинамика самолета. М.; Гос. изд-во оборон. пром-сти, 1957.
Авторское свидетельство СССР
Р 1132279, кл. G 05 B 11/01, 1982. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ (57) Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является повьппение помехозащищенности системы автоматического управления нестационарным объек-" том, у которого меняется не только коэффициент передачи, но .и собственная частота и демпфирование, от высокочастотных помех при обеспечении
„„SU„„1409967 А 1 всех требований, предъявляемых к качеству переходных процессов, при малой чувствительности показателей устойчивости и качества к изменению в заданных диапазонах переменных параметров, к неучтенным при синтезе малым постоянным времени и при ограни ченной мощности исполнительного устройства. Поставленная цель достигается за счет введения в прямую цепь системы перестраиваемого корректирующего устройства с поцстраиваемыми параметрами и в обратную связь, охватывающую исполнительное устройство и суммирующий усилитель, корректирующего звена, полином знаменателя передаточной функции которого содержит сомножитель, равный полиному знаменателя перестраиваемого корректирующего устройства, т.е. за счет выбора основного контура в классе помехозащищенных параметрически инвариантных компенсационных систем и введения подстройки минимального числа параметров регулятора с помощью блока вычисления параметров корректирующего устройства и блока датчиков. 3 ил.
1 1409967 2
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при проектировании систем автоматического управления нестационарным объектом, у которого параметры изменяются в
5 очень широких диапазонах, для обеспечения работоспособности таких систем в условиях воздействия на них вы1 сокочастотных помех. 10
Цель изобретения — повышение помехоэащищенности системы при изменении коэффициента передачи, собственной частоты и демпфирования объекта управления. !5
На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматического управления нестационарным объектом; на фиг.2схема перестраиваемого корректирую-. щего устройства; на фиг.3 - схема вы-20
> числительного устройства. !
Система автоматического управле-! ния нестационарным объектом состоит из элемента I сравнения, первого корректирующего устройства 2, сумматора 25
3, перестраиваемого корректирующего устройства 4, суммирующего усилителя
5, исполнительного устройства б, объекта 7 управления, третьего 8, четвертого 9 и второго 10 корректи- 30 рующих устройств, блока 11 датчиков и блока 12 вычисления параметров корректируюшего устройства.
Перестраиваемое корректиЬуюШее устройство 4 реализует передаточную функцию вида
Б + b gt)S + bogtg
S +Ь,Я+Ь
40 где Ь o(t) = tdo(t) и b „(t) =2 () ю,() выходные сигналы блока 12 вычисления параметров, Блоки 13 — 15 умножения вместе с резисторами 16 - 20 (фиг.2) обеспечи"g5 вают подстройку параметров перестраиваемого корректирующего устройства 4 в зависимости от выходных сигналов блока 12 вычисления параметров. Позициями 21-26 обозначены интегрирую50 щие, суммирующие и инвертирующие усилители. Блок 12 вычисления параметров реализует следующие зависимости: с (д
2 а
m ЬфБ ш ЬдЯ СуБ
2 $(t) M (t) (— — — - — + — — ) о 2 I 2 m
4) 2 с б (t) = — (-ш Sb " S Ь )
Л ш Д 12 р — массовая плотность воздуха;
V — - скорость полета самолета; где
РV
Ч=
2 — скоростной напор потока;
m f(Q) - масса самолета;
S - -площадь крыла;
Ъ вЂ” средняя аэродинамическая хорда;
G - вес самолетами — угол атаки;
G — вес топлива;
С„=Ю(«,М) — коэффициент подъемной силы;
Т f(С) - момент инерции отно.сительно оси, М вЂ” число Маха; щ 2=f(CÌ,Ì)
m "0 5m >
m f (M,Ñ )
Сы =f (М,сΠ— производные безразмерных коэффициентов подъемной силы и моментов
Блок 12 вычисления параметров содержит блоки 27-38 умножения, функциональные преобразователи 39-44,а также суммирующие и инвертирующие усилители.
В функциональном преобразователе
39 реализуется зависимость С > (g,М), которая получена из зависимости
С у(1,N) в функциональном преобразователе 40 — .зависимость ш "(M C ) с
2 М которая получена из зависимости ш (С,М), в функциональном преобразователе 41 — зависимость С (с,N), в функциональном преобразователе 42 — зависимость m (М,С ),в функциональном ю, преобразователе 43 - зависимость -(G )=:
1 ш г в функциональном преобразоС+Ст
1 1 вателе 44 — зависимость -(m)=- ——
7 mr z где r — радиус .инерции.
На фиг.3 у каждого функционального преобразователя и блока. умножения в скобках указана величина, в функции которой на выходе соответствую щих элементов получается напряжение.
В блоке 30 умножения вторым множителем является величина 57 3, а .в блоке 33 -. величина 0,5. Резисторы 45—
49 являются функциями геометрических данных самолета: площади крыла
S и средней геометрической хорды Ъд з 1409 (указаны в скобках у соответствующих резисторов) °
Система работает следующим образом.
Задающее воздействие поступает на вход элемента 1 сравнения. Сигнал рассогласования с выхода элемента 1 сравнения поступает на вход первого корректирующего устройства 2 с постоянными параметрами и далее (сиг" нал Х ) на первый вход сумматора 3, на второй инвертирующий вход которого поступает сигнал Х с второго корректирующего устройства 10. С выхода сумматора 3 сигнал Х> поступает на вход перестраиваемого корректирующего устройства 4, параметры которого изменяются в зависимости от сигналов 61 и С блока 12 вычисления параметров, С выхода перестраиваемо го корректирующего устройства 4 сигнал П„ поступает на вход суммирующег
ro усилителя 5, на другие входы которого поступают сигналы с третьего 8 >5 и четвертого 9 корректирующих устройств с постоянными параметрами.
С выхода суммирующего усилителя 5 сигнал U< поступает на вход исполнительного устройства 6 и на вход треть-30 его корректирующего устройства 8.Сигнал с выхода исполнительного устройства 6 поступает на вход объекта 7 управления с переменными гараметрами и на вход четвертого корректирующего устройства 9. С выхода объекта 7 уг..— равления сигнал Х ц„ поступает на второе корректирующее устройство 10 и на элемент 1 сравнения. С блока
11 датчиков информация поступает на 40 блох 12 вычисления параметров, где она обрабатывается, и вырабатывается новая информация в виде сигналов С1 и
G>, с помощью которых происходит перестройка параметров корректирующего 45 устройства 4.
Пусть объект 7 управления имеет передаточную функцию
АС А
5 ВС(Б) Б +ВС, Б + В о
На основании изложенного выбира, ем следующие передаточные функции блоков 2,4,5,8-10 основного контура:
10 А Ам
Wg (S
sc(s) Б(Б1+с,s+c,)
tufa S+ pro (Б) К W (Б)
5 9 C(s),w (Б)—
S +Ъ,S + b l де
Ь1 s +81Á+ Е»
C(S) 50
wQs2w +(st 2w s(s2w сЫ2" (st 2
1+1"15 (Б)11 В(Б)+ Б(Б) С () 9() 1е () 5 () 6 (»W i (S t) W g(S э t) W ) (s)+Wg (S) W g (S t) W 5(Б) С (S) Wq (S t) Б „к жЖ 1 . а1 2
В (Б, ) Б".+Ъ, () Б+Ъо () Ъ1(") 2 (") о ()» bo(t) с р() ° а исполнительное устройство 6 — функЦИЮ
P S ++g S +P9s S + Рэ S +Р ;
4 э 2
9Л С(Б) Блоки 9.1 и 9,2 можно объединить, и тогда передаточная функция объединенного блока имеет вид
flies + Рээ S9+...+!" эо
9 C(s) (S +b
1409967
Выбор параметров регулятора при изменении как коэффициента передачи объекта управления, так и его собственной частоты и демпфирования н широких пределах позволяет существенно снизить величину дисперсии сигнала
U> при действии высокочастотных помех, поступающих с выхода нестацио нарного объекта 7 управления, повышая помехозащищенность системы.
Еели не компенсировать изменение собственной частоты и демпфирования, то для обеспечения требуемых показателей качества приходится отходить от квазиоптимальной математической модели, увеличивая ее коэффициент.
При этом увеличивается полоса пропускания системы, увеличивается величина дисперсии на входе исполнительного устройства от высокочастотной помехи, действующей со стороны выхода системы, и как следствие, уменьшается ее помехозащищенность. Чем больше диапазоны изменения собственной частоты и демпфирования объе;та управления, тем в большей степени необходимо учитывать коэффициенты математической модели для обеспечения требуемых показателей качества переходного процесса на всех режимах функционирования системы с постоянной структурой и с постоянными параметрами и тем ниже помехозащищенность системы, Поэтому эффективность введения блоков 4 и 9.1 тем выше, чем больше пределы изменения переменных параметров., ;Формула изобретения
Система автоматического управления нес тацианарным объектом, содерю жащая последовательно соединенные элемент сравнения и первое корректирующее устройство, последовательно соединенные суммирующий усилитель, исполнительное устройство, объект управления, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения и входом второго корректирующего
1р устройства, выход исполнительного устройства через третье корректирующее устройство соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого через третье корректи)g рующее устройство соединен с его выходом, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности системы при изменении коэффициента передачи, собственной час2О тоты и демпфирования объекта управ.ления, в нее дополнительно введены сумматор, перестраиваемое корректирующее устройство, блок вычисления параметров корректирующего устройства и блок датчиков, причем выход первого корректирующего устройства соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго корректирующего уст1
30 ройства, а выход - с информационным: входом перестраиваемого корректирующего устройства, выход которого соединен с третьим входом суммирующего усилителя, выходы блока датчиков сое35 динены с входами блока. вычисления параметров корректирующего устройства, первый и второй выходы которого сое-, динены соответственно с первым и вторым управляющими входами перестраи4О ваемого корректирующего устройства, 1409967
1409967
wi(1)) Составитель С.Исаков
Техред Л.Сердюкова. Корректор Э.Лончакова
Редактор А.Огар
Подписное
Тираж 866
Заказ 3477/42
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытнй
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
rg z/ОМ
