Система автоматического регулирования

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2495469:

Трефилова Ольга Андреевна (RU)

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности системы при сохранении модульного оптимума при любых значениях ошибки системы. Для этого предложена система автоматического регулирования, которая содержит объект регулирования, первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом объекта регулирования, и устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования. При этом минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к автоматическому регулированию. Известна система автоматического регулирования (Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. Наука. 1988 г., стр.8 рис 1.1.6), в которой управляющий сигнал представляет собой сумму сигналов ошибки системы и квадрата ошибки системы. Недостатком известных систем является то, что с изменением коэффициента передачи системы с изменением ошибки изменяются запасы устойчивости системы, меняется колебательность, что вынуждает уменьшать суммарный коэффициент передачи, уменьшать точность и быстродействие.

Известны также системы подчиненного регулирования (Фрер Ф. и Оттенбургер Ф. Введение в электронную технику регулирования. «Энергия» 1973 г.), в которых за счет последовательных корректирующих устройств системы настраиваются на модульный оптимум. Недостатком этих систем является зависимость параметров настройки и характеристик систем от некомпенсируемой постоянной времени, от которой зависит коэффициент передачи и быстродействие системы.

Решаемая задача - устранение зависимости от ошибки системы характеристик скорректированной системы, настраиваемой на модульный оптимум, при всех значениях ошибки системы.

Технический результат - повышение быстродействия и точности системы при сохранении модульного оптимума при любых значениях ошибки системы.

Этот технический результат достигается тем, что в системе автоматического регулировании, содержащей первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом системы, объект регулирования и первое устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, а второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования. Система автоматического регулирования отличается тем, что минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования.

На фиг.1 приведена схема системы автоматического регулирования. Система автоматического регулирования содержит объект регулирования 1, первое устройство сравнения 2, входы которого соединены с источником 3 входного сигнала и выходом объекта регулирования, устройство суммирования 4, первый вход которого через устройство 5 выделения модуля и первый усилитель 6 соединен с выходом первого устройства сравнения 2, второй вход устройства 4 соединен с устройством задания 7 постоянного коэффициента, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства 8, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения 2, а выход соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения 9, выход которого соединен с входом объекта регулирования 1, а минусовой вход через второй усилитель 10 соединен с выходом второго множительного устройства 11, первый вход которого соединен через дифференциатор 12 с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня 13 с выходом устройства суммирования.

Система автоматического регулирования работает следующим образом: в первом устройстве сравнения 2 выявляется ошибка регулирования ε=g-x, где g - входной сигнал, поступающий с источника 3 входного сигнала, x - регулируемая координата, поступающая с выхода объекта регулирования 1.

На первом входе устройства суммирования 4 с помощью устройства 5 выделения модуля и первого усилителя 6 формируется сигнал $С_{0} | ε | = С_{0} ε \cdot s i g n ε$ . На второй вход устройства суммирования поступает сигнал С₁ с устройства задания 7 постоянного коэффициента, в итоге на выходе устройства суммирования 4 формируется сигнал $U_{1} = C_{1} + C_{0} | ε |$ , а на выходе первого множительного устройства 8 формируется сигнал $U_{2} = ε (C_{1} + C_{0} | ε |) = ε \cdot k_{1} (ε)$ , который соответствует введению в цепь ошибки ε звена с коэффициентом передачи, меняющимся с изменением этой ошибки. Одновременно с этим формируется сигнал обратной связи по скорости изменения регулируемой координаты U₃=k₃px.

В результате передаточная функция замкнутой системы при передаточной функции разомкнутой системы $W (p) = \frac{k_{0}}{p^{2}}$ будет иметь вид: $Ф (p) = \frac{x}{g} = \frac{1}{\frac{1}{k_{1} k_{o}} p^{2} + \frac{k_{3}}{k_{1}} p + 1} .$

Представив знаменатель $Ф (p)$ в виде Т²p²+2ξТр+1 и приняв как при настройке на модульный оптимум $ξ = \frac{1}{\sqrt{2}}$ , получим $T = \frac{1}{k_{1} k_{o}},$

$2 ξ T = \frac{1}{\sqrt{2 k_{1} k_{o}}} = \frac{k_{3}}{k_{1}}$ и требуемый коэффициент обратной связи по скорости

$k_{3} = \sqrt{\frac{k_{1}}{2 k_{o}}} = \sqrt{\frac{С_{1} + С_{0} | ε |}{2 k_{o}}}$ соответствует настройке на модульный оптимум при любых значениях ошибки ε и коэффициента передачи $k_{1} = С_{1} + С_{0} | ε |$ .

В результате в системе автоматического регулирования при больших ошибках ε обеспечивается большой коэффициент передачи за счет $С_{0} | ε |$ , чем достигается увеличение быстродействия, при малых ошибках обеспечивается малый коэффициент передачи за счет С₀ и тем самым малое влияние помех и в то же время настройка на модульный оптимум при любых ошибках и всех коэффициентах передачи. При обычной настройке на модульный оптимум отклонение коэффициента передачи от оптимального значении ведет или к уменьшению быстродействия или к недопустимой колебательности системы.

Система автоматического регулирования, содержащая объект регулирования, первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом объекта регулирования, и устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования, отличающаяся тем, что минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования.

Изобретение относится к области способов оценки в технике регулирования. .

Адаптивная система для объекта с запаздыванием // 2482533

Изобретение относится к электронной технике и автоматике. .

Способ анализа функционирования газовой турбины // 2480806

Изобретение относится к способу анализа функционирования газовой турбины, а также к способу контроля функционирования газовой турбины. .

Способ управления движением динамического объекта по пространственной траектории // 2480805

Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами и может быть использовано для создания высокоточных систем автоматического управления движением этих объектов по заданным пространственным траекториям.

Способ и устройство измерения для определения состояния электрического воспламенителя горелки газовой турбины, а также устройство зажигания для горелки газовой турбины // 2477509

Изобретение относится к способу определения состояния электрического воспламенителя (14) горелки газовой турбины, а также к устройству (12) измерения и устройству (10) зажигания, посредством которых можно предотвратить неудачный старт газовой турбины из-за неработоспособных воспламенителей.

Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов // 2475798

Изобретение относится к системам управления динамическими объектами. .

Комбинированная адаптивная система управления для нестационарных динамических объектов с наблюдателем // 2474858

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано при автоматическом управлении нестационарными скалярными априорно неопределенными динамическими объектами циклического действия.

Адаптивная система управления астатическим объектом с запаздыванием // 2468406

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием. .

Автоматический регулятор напряжения синхронного генератора // 2465717

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как для автоматизации процесса ввода оборудования в эксплуатацию, так и в функциональном режиме в устройствах управления электрическими генераторами с целью получения требуемого значения выходных параметров, в частности, для управления возбуждением генератора с целью ослабления вредных влияний перегрузок или переходных процессов, например, при внезапном подключении, снятии или изменении нагрузки.

Программно-управляемый позиционный электропривод с улучшенными характеристиками на базе инерционного преобразователя при упругом валопроводе // 2464696

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Адаптивная система терминального управления // 2500009

Изобретение относится к области автоматического управления. Технический результат - повышение устойчивости работы системы управления. Он достигается тем, что в адаптивную систему терминального управления дополнительно введены последовательно соединенные второй блок преобразования от функции состояния системы, второй блок вычисления фундаментальной матрицы системы, второй матричный умножитель, векторный сумматор, выходом соединенный с исполнительными органами, а вторым входом - с выходом накапливающего сумматора, вход второго блока преобразования в частную производную от функции состояния системы соединен с выходом блока модели свободного движения объекта управления, входом первого блока преобразования в частную производную от функции состояния системы и входом блока преобразования в частную производную от целевой функции и последовательно соединенные блок матрицы весовых коэффициентов терминального члена оптимизируемого функционала и третий матричный умножитель, причем выход третьего матричного умножителя соединен со вторым входом второго матричного умножителя, блока вектора коэффициентов конечного состояния объекта управления, выходом соединенного со вторым входом третьего матричного умножителя, а также запоминающего элемента, ключа и блока запуска, выход которого соединен со вторым управляющим входом ключа и вторым скалярным входом дискретного фильтра Калмана, первый вход ключа соединен с выходом запоминающего элемента, а выход - со скалярным входом блока модели свободного движения объекта управления и скалярным входом накапливающего сумматора. 7 ил., 1 пр.

Модифицированный интеллектуальный контроллер с нечеткими правилами // 2504002

Изобретение относится к интеллектуальным контроллерам, использующим принцип обучения с подкреплением и нечеткую логику, и может быть использовано для создания систем управления объектами, работающими в недетерминированной среде. Техническим результатом является повышение адаптационных свойств системы управления. Устройство содержит объект управления, блок коэффициента эффективности, блок правил самообучения управляющей нейросети, блок истории работы системы, управляющую нейросеть, блок фаззификации, блок нечеткого вывода, блок дефаззификации. 5 ил., 1 табл.

Самонастраивающееся устройство для устранения статической ошибки в автоматических системах стабилизации динамических объектов // 2505847

Устройство относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами и объектами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике. Технический результат - повышение точности управления в системах стабилизации с предлагаемым устройством в условиях действия как сигнальных, так и параметрических возмущающих воздействий на объект. Устройство содержит сумматор, интегратор и усилитель. Устройство автоматически устраняет статическую ошибку при его использовании в системах стабилизации динамических объектов путем масштабирования задающего воздействия. Пример конкретного выполнения регулятора реализован на пневматических элементах УСЭППА. 4 ил.

Адаптивная система управления астатическим объектом с запаздыванием // 2513847

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины, а измерению доступен только выходной сигнал объекта, а не его производные. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости и хорошего качества работы системы управления при действии на астатический объект с запаздыванием по управлению аддитивного, незатухающего, ограниченного по модулю возмущения. Для этого система содержит объект регулирования, задатчик, три интегратора, пять сумматоров, один блок задания коэффициентов, два умножителя. 3 ил.

Способ и устройство автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика на ступенчатое воздействие во время ступенчатого слежения // 2522032

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика на ступенчатое воздействие во время ступенчатого слежения. Технический результат - упрощение реализации, расширение области применения. Устройство 1 автоматической регулировки сконфигурировано с возможностью приема входного сигнала отклика объекта 4 управления в системе 2 управления с обратной связью, перед которой расположен блок 5 управления FF. Ступенчатый отклик на ступенчатую целевую величину Х получают в состоянии, в котором блок 5 управления FF выключен, и степень избыточного отклика на ступенчатое воздействие α вычисляют из максимума избыточного отклика на ступенчатое воздействие, соответствующего максимальной величине ступенчатого отклика, и значения предоставленной ступенчатой целевой величины. Время возрастания ступенчатого отклика вычисляют из времени от момента, когда предоставлена ступенчатая целевая величина, до момента, когда достигнут максимум избыточного отклика на ступенчатое воздействие. Подают команду в блок 5 управления FF, чтобы вывести многошаговый ступенчатый сигнал S, составленный из ступенчатого сигнала первого шага, который равен (1-(α/(1+α))1/n), умноженному на входную ступенчатую величину Х, и следующего ступенчатого сигнала, приращение которого уменьшается в α/(1+α)1/n раз после каждого истечения времени возрастания ступенчатого отклика. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика. Технический результат - упрощение реализации, расширение области применения. Устройство 1 автоматической регулировки сконфигурировано с возможностью приема входного сигнала отклика объекта 4 управления в системе 2 управления с обратной связью, перед которой расположен блок 5 управления FF. Ступенчатый отклик на ступенчатую целевую величину Х получают в состоянии, в котором блок 5 управления FF выключен, и степень избыточного отклика на ступенчатое воздействие α вычисляют из максимума избыточного отклика на ступенчатое воздействие, соответствующего максимальной величине ступенчатого отклика, и значения предоставленной ступенчатой целевой величины. Время возрастания ступенчатого отклика T1 вычисляют из времени от момента, когда предоставляется ступенчатая целевая величина, до момента, когда достигается максимум избыточного отклика на ступенчатое воздействие. Подают команду в блок 5 управления FF, чтобы вывести сигнал, полученный с помощью применения задержки первого порядка коэффициента (величине, обратной постоянной времени) log(α/(1+α))/T1 к входной ступенчатой целевой величине Х. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов // 2522855

Устройство относится к вычислительной технике, а именно к области автоматического управления динамическими объектами. Техническим результатом является обеспечение максимально возможной скорости движения динамических объектов по заданной пространственной траектории без превышения предельно допустимой величины его отклонения от указанной траектории. Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов содержит сумматоры, интеграторы, блоки умножения и деления, блоки извлечения корня, квадраторы, функциональные преобразователи, задатчики сигнала, следящие системы, навигационную систему. 1 ил.

Самонастраивающийся электропривод // 2522857

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное значение частоты задающего сигнала и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления при текущем значении амплитуды гармонического входного сигнала. Для этого предложен самонастраивающийся электропривод, который содержит последовательно соединенные сумматоры, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, квадратор, блоки деления и блоки умножения, источник постоянного сигнала, интегратор, синусный функциональный преобразователь, задатчик амплитуды, блок извлечения квадратного корня, релейный элемент. 2 ил.

Самонастраивающийся электропривод // 2522858

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат заключается в обеспечении максимально возможной скорости работы электропривода при одновременном изменении и амплитуды задающего гармонического сигнала, и его суммарного момента инерции без снижения заданной динамической точности. Технический результат достигается за счет самонастраивающегося электропривода, который содержит последовательно соединенные сумматоры, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен датчик положения, квадраторы, блоки деления и блоки умножения, интеграторы, синусный функциональный преобразователь, задатчик амплитуды, блоки извлечения квадратного корня, источники постоянного сигнала, датчик тока электродвигателя, выпрямители, датчик скорости, элемент выборки-хранения, релейный элемент. 2 ил.

Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов // 2523186

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в формировании контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения динамического объекта вдоль заданной пространственной траектории и соответствующих программных сигналов этого движения (с использованием полученного значения максимально возможной скорости), при которых отклонение динамического объекта от указанной траектории не превышает допустимой величины. Устройство для формирования программных сигналов управления пространственным движением динамических объектов содержит сумматоры, блоки умножения и деления, блоки извлечения корня, квадраторы, функциональные преобразователи, задатчики сигнала, следящие системы, навигационную систему. 1 ил.