Система управления нестационарными объектами с эталонной моделью

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении технологическими процессами. Целью изобретения являются повышение Точности и быстродействия системы., Цель достигается тем, что входное воздействие подается на входы основного контура регулирования и эталонной модели, выходйые сигналы которых сравниваются. Результат сравнения умножается на выходной сигнал основного контура регулирования. Полученное произведение умножается на степенной сигнал, интегрируется и умножается на степенной сигнал. Полученные произведения суммируются и в зависимости от полученной суммы меняется коэффициент регулятора. 4 ил. подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы , выход регулятора подключен к вычитающему входу первого блока сравнения, выход которого подключен к входу объекта управления, а суммирующий вход - к выходу источника управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему выходу второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу блока умножения 2. Недостатками известной системы являются низкие точность и быстродействие. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. -.., Поставленная цель достигается тем, что в систему управления нестационарными объектами с эталонной моделью, содержащую источник управляющего воздействия, первый и второй блоки сравнения, регуля& (Ј Ы

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 05 В 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673776/24 (22) 05.04.89 (46) 07.02.92. Бюл. hh 5 (71) Институт проблем управления (72) Ю.M.Ãëàäêîâ, Т.В.Ермилова, В.С.Косиков, А.П.Курдюков, Г.Н.Начинкина, Б.В.Павлов и В.Ю.Рутковский (53) 62-50(088,8) (56) 1. Самонастраивающиеся системы. Труды

1-й Всесоюзной конференции по теории и практике СНС, — М.: Наука, 1965, с.23-45.

2. Петров Б.H. и др, Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем управления. — М.: Машиностроение,, 1972, с.122-124. (54) СИС ГЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМИ ОБЪЕКГАМИ С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении . технологическими процессами.

Известна система управления с эталонной моделью, содержащая источник, управляющего воздействия, соединенный выходом с входами эталонной модели и регулятора, подключенного выходом к входу объекта управления, соединенного выходом с первым входом блока сравнения, вторым входом подключенного к выходу эталонной модели, а выходом через блок настройки- к управляющему входу регулятора (1j.

Недостатки такой системы — низкие точность и быстродействие, что не позволяет осуществлять управление нестационарными объектами.

Наиболее близкой к предлагаемой является система управления с эталонной моделью, содержащая источник управляющего воздействия, первый и второй, блоки сравнения, регулятор, блок умножения, сумматор, выход которого (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении технологическими процессами. Целью изобретения являются повышение точности и быстродействия системы. Цель достигается тем, что входное воздействие подается на входы основного контура регулирования и эталойной модели, выходные сигналы которых сравниваются. Результат сравнения умножается на выходной сиГнал основного контура регулирования. Полученное произведение умножается на степенной сигнал, интегрируется и умножается на степенной сигнал. Полученные произведения суммируются и в зависимости от полученной суммы меняется коэффициент регулятора. подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы, выход регулятора подключен к выситающему входу первого блока сравнения, выход которого подключен к входу объекта управления, а суммирующий вход- к выходу источника управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему выходу второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу блока умножения (2).

Недостатками известной системы явля- ются низкие точность и быстродействие.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления нестационарными объектами с. эталонной моделью. содержащую источник управляющего воздействия, первый и второй блоки сравнения, регуля30, входу второго умножителя, выход которого является выходом канала настройки, а второй вход подключен к выходу интегратора, выход которого подключен к выходу первого умножителя, 35

55 тор, блок умножения, сумматор, выход которого подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который явля ется выходом системы, выход регулятора подключен к вычитающему входу первого блока сравнения, выход которого подклю-! ! чен к входу объекта управления, а суммиру, ющий вход — к выходу источника

: управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему входу второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу блока умножения, дополнительно введен генератор опорных сигналов, и кана лов настройки, каждый из которых содержит интегратор, первый и второй умножители, выход каждого канала настройки подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы каналов настройки подключены к выходу блока умно жения, а вторые входы — к соответствующим выходам генератора опорных сигналов, причем первый вход первого умножителя каждого канала настройки является первым входом канала настройки, второй вход первого умножителя является вторым входом канала настройки и подключен к первому

На фиг.1 приведена структурная схема системы; на фиг,2 — 4 — циклограммы работы известной и предлагаемой систем, На схеме обозначены источник 1 управляющего воздействия, первый блок 2 срав; нения, объект 3 управления, эталонная модель 4, регулятор 5, второй блок 6 сравнения, блок 7 умножения, каналы 8 настройки, первый 9 и второй 10 умножители, интеграторы 11, генератор 12 опорных сигналов и сумматор 13, В качестве о6ъекта 3 управления рассматривается существенно нестационарный объект управления первого порядка с передаточной функцией вида

1 д + В (Ц

О где р=

a(t3 — ограниченная функция времени.

В простейшем случае регулятор 5 может быть реализован на основе блока умножения (2).

Генератор 12 опорных сигналов в общем случае формирует на своих выходах

25 периодические линейно независимые сигналы, период которых равен Т. На выходах генератора 12 опорных сигналов формируются сигналы ви а

01г = Сь1t, т.е. Un =Со;0и =С11;01г =Сгт ит.д., где з г

n = 1,N; N — число каналов настройки, В момент времени t = m Т, m = 1,М, все выходные сигналы сбрасываются в ноль.

Кроме указанных опорных сигналов могут быть применены другие периодические линейно независимые сигналы, например видаcqslne> t; 0>cosa> t; czsinez t; бгсозагт и т.д.

Эталонная модель 4 представляет собой устойчивое стационарное звено первого порядка с передаточной функцией вида

1 р +аэ где аэ — известная константа.

Система работает следующим образом.

Сигнал g с выхода источника 1 управляющего воздействия подается на вход эталонной модели 4 и на первый вход первого блока 2 сравнения. В последнем сигнал g сравнивается с выходным сигналом регулятора 5. С выхода первого блока 2 сравнения сигнал поступает на вход объекта 3 управления. Выходные сигналы объекта 3 управления и эталонной модели 4 поступают на входы второго блока 6 сравнения, в котором выходной сигнал эталонной модели 4 вычитается из выходного сигнала объекта 3 управления. Выходной сигнал второго блока 6 сравнения поступает на второй вход блока

7 умножения, на первый вход которого поступает выходной сигнал объекта 3 управления.

С выхода блока 7 умножения сигнал поступает на первые входы всех устройств 8 настройки, на вторые входы которых поступают выходные сигналы генератора 12 опорных сигналов, В каждом и-м канале 8 настройки выходной сигнал блока 7 умножения умножается на соответствующий выходной сигнал генератора 12 опорных сигналов (т.е. на опорный сигнал) U>z" в первом умножителе 9, выходной сигнал которого интегрируется в интеграторе 11. Выходной сигнал интегратора 11 умножается на опорный сигнал U

Входные сигналы всех каналов 8 настройки суммируются в сумматоре 13.

Выходной сигнал сумматора 13 поступает на управляющий вход регулятора 5, изменяя его коэффициент передачи. В простейшем случае, при реализации регулятора

1711117

Риг.1

5 на основе блока умножения (2), выходной сигнал регулятора 5 равен произведению выходного сигнала объекта 3 управления на выходной сигнал сумматора 13.

При необходимости область применения системы может быть распространена на объекты более высокого порядка. Так, например, при объекте второго порядка добавляются сравнение производных выходных сигналов объекта 3 управления и эталонной модели 4 и аналогичные каналы

8 настройки коэффициента передачи регулятора 5 по производной и т.д.

При моделировании в качестве объекта

3 управления используют устройство с передаточной функцией

P+ag+a1t а в качестве эталонной модели 4 — с передаточной функцией

p+a>

На фиг.2 приведен график ошибки а, получаемой в результате работы прототипа; на фиг.3 — график ошибки е, получаемой в результате работы данной системы при использовании двух опорных сигналов

U 12 = coAst и 0 12 = t, на фиг.4 — график ошибки е, получаемой в результате работы данной системы при использовании опорных сигналов:

1312 - сопз1; U12 = 1; 012 = i: U 12 - с .

1 1, 3 2, 4 3

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что данная система по меньшей мере на порядок точнее известной, а по быстродействию она стоит на качественно другом уровне,, что позволяет принимать данную систему для управления такими нестационарными объектами, которые не могут управляться с помощью известной системы

Формула изобретения

Система управления нестационарными объектами с эталонной моделью, содержащая источник управляющего воздействия, 5 первый и второй блоки сравнения, регулятор, блок умножения, сумматор, выход которого подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к

10 вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы, выход регулятора подключен к вычитающему входу первого блока сравнения, выход которого подклю15 чен к входу объекта управления, а суммирующий вход — к выходу источника управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему входу второго блока сравне20 ния, выход которого подключен к второму входу блока умножения, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, дополнительно введены генератор опорных сигналов, N ка25 налов настройки, каждый из которых содержит интегратор, первый и второй умножители, выход каждого канала настройки подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы каналов на30 стройки подключены к выходу блока умножения, а вторые входы — к соответствующим выходам генератора опорных сигналов, причем первый вход первого умножителя каждого канала настройки является первым

35 входом канала настройки, второй вход первого умножителя является вторым входом канала настройки и подключен к первому входу второго умножителя, выход которого является выходом канала настройки, а вто40 рой вход подключен к выходу интегратора, вход которого подключен к выходу первого

1711117 даюдкЮ

Составитель Ю. Гладков

Редактор И,. Шмакова Техред M.Mîðãåíòàë К орректор . учерявая

М. К

Заказ 338 Тираж

9НИИПИ Гос а ственн г

Подписное

Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б

Производственно-издательский комбинат "Патент" г Ужгоро .Г жгород, ул. агаринэ, 101