Адаптивная система управления

 

Использование: для управления технологическими объектами, например, в комбикормовой промышленности. Сущность изобретения: система содержит 1 блок формирования сигнала адаптивного управления (13), 1 исполнительный механизм (1), 1 объект управления (2), 1 измеритель сигнала состояния объекта (4), 1 блок идентификации параметров объекта (5), 1 измеритель управляющего воздействия (3), 1 блок памяти параметров объекта (6), 1 блок модели объекта (8), 1 блок сравнения (9), 1 нуль-орган (10), 1 блок синхронизации (11), 1 генератор тестовых сигналов (12), 1 блок оптимизации управляющего воздействия (7). 1-2-4-5-6-8-9-10-11-7-13-1, 1-3-5, 3-8,-6-7, 6-13,4-9,4-13, 11-12-1, 11-5, 11-13. 1 ил. ел С

СОКЭЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":;:; 8,,«-г (-1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4762026/24 (22) 24.11,89 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (72) В. Б, Зуев, Ю. А, Клевцов, И. Е. Маноха и В, П. Чоботов (56) Авторское свидетельство СССР

М 911462, кл. G 05 В 13/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 1038922, кл. G 05 В 13/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 792216, кл. G 05 В 13/02, 1980. (54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ...SU,, l8 IOS78 А1 (57) Использование: для управления технологическими объектами, например, в комбикормовой промышленности, Сущность изобретения: система содержит 1 блок формирования сигнала адаптивного управления (13), 1 исполнительный механизм (1), 1 объект управления (2), 1 измеритель сигнала состояния объекта (4), 1 блок идентификации параметров объекта (5), 1 измеритель управляющего воздействия (3), 1 блок памяти параметров объекта (6), 1 блок модели объекта (8), 1 блок сравнения (9), 1 нуль-орган (10), 1 блок синхронизации (11), 1 генератор тестовых сигналов (12), 1 блок оптимизации управляющего воздействия (7). 1-2-4-5-6-8-9-10-11-7-13-1, l-3-5, 3-8, 6-7, 6-13, 4-9, 4-13, 11-12-1, 11-5, 11-13. 1 ил.

1810878

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими объектами, например, в комбикормовой промышленности.

Целью изобретения является повышение экономичности за счет минимизации затрат электроэнергии. Положительный эффект достигается за счет адаптивного управления нестационарным нелинейным объектом в оптимальном режиме па критерию минимума удельных энергозатрат, На чертеже показана блок-схема адаптивной системы управления пресс-гранулятором.

Адаптивная система управления прессгранулятором содержит исполнительный механизм 1, объект управления 2, измеритель управляющего воздействия 3, измеритель сигнала состояния объекта 4, блок идентификации параметров обьекта 5 (имеющий 3 входа и один выход), блок памяти параметров объекта 6 (имеющий один вход и три выхода), блок оптимизации управляющего воздействия 7 (имеющий два входа и адин выход), блок модели объекта 8 (имеющий два входа, один выход), блок сравнения

9 (имеющий два входа, один выход), нуль-орган 10, блок синхронизации 11 (имеющий один вход, четыре выхода), генератор тестовых сигналов 12, блок формирования сигнала адаптивного управления 13 (имеющий четыре входа и один выход).

Блок формирования сигнала адаптивнога управления 13 последовательно соединен с исполнительным механизмом 1, объектом управления 2, измерителем сигна. ла состояния объекта 4, блоком идентифика ции параметров обьекта 5, Вход измерителя управляющего воздействия 3 подключен к выходу исполнительного механизма 4. Блок памяти параметров объекта 5 последовательно соединен с блоком модели объекта

8. блоком сравнения 9; нуль-органом 10, блоком. синхронизации 11, генератором тестовых сигналов 12. Первый и второй входы блока оптимизации управляющего воздействия 7 подключены соответственно ко вторым входам блока памяти параметров объекта 5 и блока синхронизации f1, третьи выходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока формирования сигнала адаптивного управления 13, к третьему входу которого подключен выход блока оптимизации управляющего воздействия 7, к четвертому входу — выход измерителя сигнала состояния объекта 4 и второй вход блока сравнения 9, а к выходу — выход генератора

" тестовых сигналов 12, выход измерителя управляющих воздействий 3 подключен к вторым входам блока модели объекта 8 и блока идентификации параметров обьекта 5, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока синхронизации 11, а выход — к входу блока памяти параметров объекта 6;

Адаптивная система управления прессгранулятором работает следующим образом.

10 Исполнительный механизм 1 на основании сигналов, поступающих от блока формирования сигнала адаптивного управления

13 и генератора тестовых сигналов 12, подает расс ы и ной комбикорм на обьект уп равления 2 пресс-гранулятора. Измеритель управляющего воздействия 3 преобразовывает физическую величину — количество рассыпного комбикорма, поступающего в пресс-гранулятор в электрические сигналы.

20 Измеритель сигнала состояния объекта 4 предназначен для преобразования физической величины, характеризующей состояние объекта в электрические сигналы.

Электрические сигналы входа и состояния объекта управления 2 поступают. на блок идентификации параметров объекта 5, Этот блок оценивает параметры объекта управления 2, Значения этих параметров записываются в блок памяти параметров

30 объекта б, По параметрам объекта блок оптимизации управляющего воздействия 7 определяет оптимальную уставку для блока формирования сигнала адаптивного управ35.ления 13. На основании уставки и сигнала состояния обьекта блок формирования сигнала адаптивного управления 13 осуществляет управление обьектом. Параметры блока формирования сигнала адаптивно40 го управления 13 перестраиваются в зависимости от параметров обьекта управле ния 2.

Блок модели объекта 8, используя параметры объекта и его входной сигнал, вычис45 ляет сигнал состояния модели объекта, который сравнивается блоком сравнения 9 с реальным сигналом состояния объекта, Если рассогласования сигналов нет, то выход нуль-органа 10 равен 0 и блок формирования сигнала адаптивного управления 13 . управляет объектом, 2. Если есть рассогласование сигнала состояния обьекта и сигнала состояния модели объекта, то нуль-орган

10 выдает сигнал на блок синхронизации 11, 55 который отключает блок формирования сигнала адаптивного управления 13, подключает, генератор тестовых сигналов 12 и блок идентификации параметров объекта 5, Генератор тестовых сигналов 12 вырабатывает сигнал, необходимый для иденти1810878 фикации параметров обьекта, По окончании процесса идентификации блок синхронизатор 11 отключает блок идентификации параметров объекта 5, включает блок оптимизации управляющего воздействия 7 и за- 5 тем по окончании работы этого блока отключает генератор тестовых сигналов 12, блок оптимизации управляющего воздействия 7 и включает блок формирования сигнала адаптивного управления 13. 10

По сравнению с прототипом предложенное устройство обладает преимуществом — позволяет адаптивно управлять нестационарным нелинейным объектом в оптимальном режиме. За счет этого эконо- 15 мится электроэнергия и повышается качество готовой продукции. . Изобретение выполняется следующим образом.

Исполнительный механизм 1 реализо- 20 ван при помощи электропривода постоянного тока БУ3609; объектом управления 2 является пресс-гранулятор Бб-ДГВ; измеритель управляющего сигнала 3 реализован при помощи тахогенератора, входящего в 25 комплект электропривода постоянного тока

БУ3609; измеритель сигнала состояния объекта 4 реализован при помощи датчика тока — трансформатора ДТТ 200/5, Оцениваются параметры модели обьек- 30 та

la+>=a lk+bq+cq, (1) где! — сигнал состояния объекта; . k — дискретный момент времени; а, Ь, с — оцениваемые параметры, 35

q — сигнал управляющего воздействия, Блок синхронизации 11 осуществляет включение и отключение блока идентификации параметров объекта 5, Работа блока идентификации парамет- 40 ров обьекта заканчивается при отключении питания.

У блока памяти параметров объекта 6 входы и выходы отражают смысловую связь — передачу параметров обьекта (1) а, 45

Ь, с, Если модель обьекта уложится (в зависимости от конкретной реализации), то необходимо будет передавать большее количество параметров, поэтому связи изображены в виде одной стрелки, Блок памяти 50 параметров обьекта 6 работает постоянно, Запись информации и считывание осуществляется с временной дискретностью работы

АЦП и ЦАП. АЦП сигнал не записывает s случае его отсутствия. 55

Блок оптимизации управления воздействия позволяет определить такое значение сигнала состояния объекта 1, для которого критерий удельных энергозатрат

Fanf(f/q) минимален (GM. Допгозвяг В. А. и др. Математическая модель пресс-гранупятора ДГ-1.

Известия ВУЗов. Пищевая технология, N 4, 1981, с, 55 — 59), В литературе отмечено, что критерий имеет экстремум. Причем выбор режима работы пресса вблизи точки экстремума приводит к зкономии электроэнергии и повышает качество гранулированного комбикорма.

Блок 4 алгоритма соответствует блокам

3, 4, 3,5. Выполняется операция вычисления состояния объекта l в статике

l=bg+qq2

Блок алгоритма соответствует блоку 7.

Вычисляется критерий I/q, Выполняется сравнение критерия с предыдущим его значением. Если значения критериев равны с допустимой точностью, то экстремум найден. Найденная величина 1, соответствующая критерию, записывается в регистр.

Так как количество параметров модели (1) зависит от структуры модели обьекта управления, то связь между блоками 6 и 8 изображена одной линией, Блок сравнения 9 реализован при помощи сумматора, Нуль-орган 10 реализован при помощи последовательного соединения выпрямителя и порогового устройства (компаратора).

Блок синхронизации 11 реализован при помощи командоаппарата КЭП-12 у. Блок синхронизации 11 осуществляет включение и отключение блоков устройства. Отрезок прямой соответствует состоянию блока

"включено", иначе блок "отключен", Генератор тестовых сигналов 12 реали- зован при помощи известного устройства— генератора ступенчатого сигнала. Данный блок может быть реализован также при помощи известных устройств. Генератор тестовых сигналов 12 вырабатывает ступенчатый сигнал. Длительность ступенчатого сигнала выбирается такой. чтобы затух пере одной процесс в обьекте, Для пресса Бб-ДГВ это около 30 с.

Длительность работы генератора Т определяется по формуле

Т Gmax

Лц где Gmax — максимальная производительность пресса (по паспорту);

Л ц — амплитуда ступенчатого сигнала (минимальное изменение производительности по паспорту).

Блок формирования сигнала адаптивного управления реализует ПИ закон ynpasneния, Известно, что ПИ закон регулирования позволяет управлять объектами, модели которых можно представить апериодическим

1810878

Составитель Ю. Клевцов

Техред М.Моргентал

Корректор М. Петрова

Редактор

Заказ 1445 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, РауШская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 звеном I или II порядка, Таковым объектом является пресс-гранулятор.

Так как параметры а. Ь, с модели (1) пресса изменяются во времени и при переходе на иной рецепт комбикорма, то в блоке формирования сигнала адаптивного управления 13 производится пересчет коэффициентов регулятора, Перестройка коэффициентов регулятора выполняется по известному алгоритму.

Формула изобретения

Адаптивная система управления, содержащая последовательно соединенные блок формирования сигнала адаптивного управления, исполнительный механизм, объект управления, измеритель сигнала состояния объекта, блок идентификации параметров объекта, а также измеритель управляющего воздействия, вход которого подключен к выходу исполнительного механизма, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности за счет минимизации затрат электроэнергии, дополнительно введены последовательно соединенные блок памяти параметров объекта, блок модели объекта, блок сравнения. нуль-орган, блок синхронизации, генератор тестовых сигналов. а также блок оптимизации управ5 ляющего воздействия. первый и второй входы которого подключены соответственно к вторым выходам блока памяти параметров объекта и блока синхронизации, третьи выходы которых подключены соответст10 венно к первому и второму входам блока формирования сигнала адаптивного управления, к третьему входу которого подключен выход блока оптимизации управляющего воздействия, к четвертому входу-выход иэ15 мерителя сигнала состояния обьекта и второй вход блока сравнения, а к выходу— выход генератора тестовых сигналов, выход измерителя управляющих воздействий подключен к вторым входам блока модели

20 объекта и блока идентификации параметров объекта, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока синхронизации, а выход — к входу блока памяти параметров объекта.