Комбинированная система управления

 

Изобретение касается управления системами общего назначения, в частности автоматических электрических регуляторов. Цель изобретения - повышение точности работы системы и улучшение условий технической реализуемости при меняющихся параметрах, в частности коэффициенте усиления инерционного объекта управления. Повышение точности достигается за счет идентификации обратной величины коэффициента усиления объекта управления и соответствующего изменения с помощью блоков умножения коэффициентов усиления регуляторов разомкнутого и замкнутого каналов распределения задающего воздействия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51)5 G 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4371139/24-24 (2?) 08,12.87 (46) 15.01.90. Бюл. У 2 (71) Московский авиационно институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.К. Дмитриев, В.И.Козлов и M.È. Савкин (53) 62-50(088.8) (56) Цыпкин Я .3 . Основы теории автоматических систем. M.: Наука, 1977, с.89-81, рис. 6.6.

Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М.: Машиностроение, 1981.

Основы теории автоматического управления./Под ред.Н.Н.Судзиловского.

М.: Машиностроение, 1985, с.406, 1 абз.

Изобретение относится к управлению системами общего назначения, в частности к автоматическим электрическим. регуляторам.

Цель изобретения — повьппение точности работы системы и улучшение условий технической реализуемости при меняющихся параметрах, в частности коэффициенте усиления объекта.

На чертеже приведена блок-схема системы.

Система содержит первый сумматор

1, дифференциатор с форсированием 2, ПИД-регулятор 3, второй сумматор 4, объект 5 управления, первый 6 и второй 7 фильтры нижних частот второго порядка, интегратор с запаздыванием

8, первый, 9 и второй 10 выпрямители.SU„„1536352 А 1

2 (54) КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕ- .

НИЯ (57) Изобретение касается управления системами общего назначения, в частности автоматических электрических регуляторов. Цель изобретения — повьппение точности работы системы и улучшение условий технической реализуемости при меняющихся параметрах, в частности коэффициенте усиления инерционного объекта управления. Повьппение точности достигается sa счет идентификации обратной величины коэффициента усиления объекта управления и соответствующего изменения с помощью блоков умножения коэффициентов усиления g регуляторов разомкнутого и замкнутого каналов распределения задающего воздействия. 1 ил.

С: с зоной нечувствительности, первый

11 и второй 12 фильтры нижних частот первого порядка, блок 13 деления, -ограничитель 14 верхнего и нижнего уровней, первый 15 и второй 1б блоки умножения.

На чертеже приняты следующие обоззначения: F> — задающее воздействие на систему; Z — выходной сигнал объекта управления; Р— возмущающее воздействие; Р— желаемый вид переход-. ного процесса; Х вЂ” сигнал ошибки системы; К <(t) — переменный коэффициент усиления объекта управления; Uсигнал управления; U — сигнал на выходе интегратора с запаздыванием.

Элементы 1 — 13 системы реализуются с помощью многофункциональных анало3 153635 овых регулирующих устройств автомаики.Система работает следующим образом.

Задающее воздействие F поступает

На вход первого фипьтра нижних частот второго порядка б, формирующего желаемый вид переходного процесса F (t)

Н далее — на основной контур регулирования. Регулятор основного контура 10

1)егулирования, содержащий блоки 16 и 3, астраивается исходя as условий наиучшей отработки возмущений Fg(t), ействующих на объект 5 управления.

Второй фильтр нижних частот второго)15 орядка 7 этой цепи введен для обеспеения условия физической реализуемости ифференциатора с форсированием 2 пои, инерционном объекте 5 управления . Пусть,, например, объект управления 5 описы- 20 ается передаточной функцией инерци(онного интегрирующего звена

„() к (е)

Р(Т „Р+1)

В соответствии с условием абсолютной,инвариантностн ! (Р) аа W (P) )- 4

Р(Т Р й) о6

g.е. блок 2 не отвечает условиям физической осуществимости, так как показатель степени его числителя превышает показатель степени знаменателя.

Если же выбрать в предпагаемом устройстве передаточные функции фильтров нижних частот втооого порядка 6

Й 7

Wg(P) Wq(P) pppp, gq p p ()4p

1де Т„ и соответственно желаемые постоянная времени и декремент затухания. 45

W (Р) - () ) о() W (P) Р(Т,Р + 1), 50 .(огда эквивалентное звено V>(P) > вю" деленное на чертеже пунктиром, соответствующее последовательному соеди- нению блоков 15, 2 и 14, отвечает усЛовиям физической реализуемости

И (Р) - W (P)w (P)W (P) - — — (1 э K g(t) Р(Т, Р + l)

Т„Р +2ф(Т Р + 1

При этом обеспечивается равенство нулю ошибки Х системы от задающего воздействия F3 (P) .

В отсутствйи возмущающего воздействия

Э () (P) W l| (P) 3 ф6 .2 — . (Т Р + 2 T® P + I) Р(То Р +

Р (Р); Х(Р) Р „, (Р) - Z(P) 0

Блоки 8-13 предназначены для идентификации К, (й) - обратной величины коэффициента усиления объекта 5 управления. Интегратор с запаздыванием 8 вводится для устранения влияния динамического запаздывания объекта 5 управления при идентификации обратной величины его коэффициента усиления:

"В® Р(Т Р +1)

Деление сигналов U" и Z в отсутствии помех и пренебрежимо малых несоответствиях в динамике блоков W и W дает значение величины К-, (t):

U (P)

P (T ()() P + 1 ) к ()

Р(То6Р + l )Kit) о1

При наличии высокочастотных помех и несоответствии динамики блоков У и W (что на практике всегда может иметь место)при непосредственном делении сигналов О )" и Е возможны зна. чительные колебания их частного от деления, т.е. сигнала КД(й). Вследствие этого возникает необходимость перед подачей этих сигналов на блок

13 деления предварительно выпрямить их и сгладить, что и осуществляется блоками 9, 10 и 11, 12.

Сигнал К (t) c выхода блока 13 деления ограничивается. сверху и сниsy ограничителем 14 верхнего и нижнего уровней в соответствии с априорной информацией о возможном диапазоне изменения коэффициенте усипения

5 15363

К,s(t) объекта 5 и подается на входы блоков 15 и 16 умножения. Наличие блока 14 повышает надежность системы. при отказах цепей идентификации (блоки

8-13) обратного значения коэффициента К () усиления объекта 5 управления. При нормальной работе указанных цепей этот блок ограничивает результат деления на выходе блока 13 10 при нулевых и малых сигналах на его входах, Блок 16 умножения устраняет влияние переменного коэффициента усиления объекта 5 на передаточную функцию ра-15 зомкнутого основного контура, что облегчает обеспечение условий устойчивости этого контура в замкнутом состоянии при достаточно больших коэффициентах усиления и наличии дополни- 20 тельных малых запаздываний, присущих динамике реального объекта 5 управления . В конечном счете это также приводит к увеличению точности работы системы в целом, 25

Для сохранения работоспособности блока 13 деления с целью недопущения деления очень малых сигналов выпрямители 9 и 10 выполнены с зонами нечувствительности d и Ь „. При умень-. 30 шении входных сигналов выпрямителей ниже установленного уровня Ь их выходные сигналы имеют минимально допустимые величины. Отношение Ь / Ь „ =

К выбирается равным наиболее вероятному, например, среднему значению

К обратной величины коэффициента

o5ср усиления объекта иэ диапазона его изменения.

Блок умножения 15 введен для повышения точности работы системы путем устранения влияния переменного коэффициента усиления К () объекта 5 на условие абсолютнои инвариантности 45 во втором канале распространения за- . дающего воздействия Р

Предлагаемая система может найти применение для высокоточного управ52 6 ления промьппленными объектами при меняющихся условиях работы.

Формула изобретения

Комбинированная система управле ния, содержащая первый сумматор, инвертирующий вход которого подсоединен к выходу объекта управления и выходу системы, дифференциатор с форсированием, ПИД-регулятор, соединенный через второй сумматор с входом объекта управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности работы системы и улучшения условий технической реализуемости при меняющихся параметрах объекта управления, в нее введены последовательно соединенные блок деления и ограничитель верхнего и нижнего уровней, к выходу которого подсоеди.— нены первые входы первого и второго блоков умножения, вход системы соединен через первый фипьтр нижних частот второго порядка, с неинвертирующим входом первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, выходом подсоединенного к входу ПИД-регулятора, выход дифференциатора с форсированием связан через второй фильтр нижних частот второго порядка с вторым входом второго сумматора, вход первого фильтра нижних частот второго порядка соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого соединен с входом дифференциатора с форсированием, выход второго сумматора через последовательно соединенные интегратор с saпаздыванием, первый выпрямитель с зоной нечувствительности и первый фильтр нижних частот первого порядка связан с первым входом блока деления, выход системы через.последовательно соединенные второй выпрямитель

;с зоной. нечувствительности и второй фильтр нижних частот первого порядка подключен к второму входу блока деления.

1536352

Составитель С. Никишов

Текред М. Ходанич

Редактор И. Недолуженко

Корректор Т Палий

Заказ 108 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101