Патент ссср 416663
ОЛ ИКАНИЕ 4l6663
ИЗОБРЕ ЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства М
М. «л. О 05о 13/02
Заявлено 25.1.1971 (Ж 1616785/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 25.11.1974. Бюллетень ¹ 7
Дата опубликования описания 5Л 11.1974
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР па делам изаоретений и открытий
УДК !52-50(088 8) Автор изобретения
С. И. Потоцкий
Заявитель Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе
КВАЗИОПТИМАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Изобретение касается оптимального по быстродействию управления.
Известны самонастраивающиеся квазиоптимальные системы управления, содержащие контур самонастройки и основной контур, выполненный в виде последовательного соединения первого сумматора, дифференциатора, первого усилителя, функционального преобразователя, первого управляемого усилителя, второго усилителя и релейного элемента, соединенного с объектом управления, выход которого соединен с одним из входов сумматора, причем к одному из входов управляемого усилителя подключен выход первого ключа, а к одним из входов первого и второго усилителей — выход первого сумматора.
Известные системы управления не обеспечивают оптимальности быстродействия и обладают большим перерегулированием при наличии неконтролируемых возмущающих воздействий.
Предлагаемая самонастраивающаяся система управления отличается от известных тем, что в ней контур самонастройки выполнен в виде последовательного соединенич второго ключа, первого запоминающего устройства, первого сравнивающего устройства, второго сумматора и интегратора, выход которого соединен со входом первого ключа, а через второй управляемый усилитель — с одним из входов второго сумматора, выход третьего ключа через последовательно установленные второе запомина.ощее устройство и второе
5 сравнивающее устройство соединен с одним нз входов второго управляемого усилителя, первый вход — — с выходом функционального преобразователя и одним пз входов второго сравнивающего устройства, а второй вход-10 с одним из выходов блока управлеш1я, два других выхода которого соединены соответственно с одними и; входов первого и второго ключей.
Благодаря этому в системе обеспечивается
15 быстродействие, близкое к оптимальному, и уменьшается перерегулирование при наличии неконтролируемых возмущающих воздействий.
На фиг. 1,представлена блок-схема предла20 гаемой системы управления применительно к объекту второго порядка; на фиг. 2 — фазовая траектория переходного процесса.
Устройство содержит основной контур и контур самонастройки.
25 Основной контур управления объективом 1, структура которого выбрана без учета возмущений, состоит из дифференциатора 2, первого и второго суммирующих усилителей 3 и
4, функционального преобразователя 5, перЗ0 вого управляемого усилителя с переменным
3 коэффициентом усиления 6, рс.лейпого э":емец-.а 7 и первого сумматора 8.
КОНТур CBI>IO!(BCTpOiiKH СОСТОИТ ИЗ lipja»OI 0 запоминающего устройства 9, второго управляемого усилителя 10 с переменным коэффициентом, интегратора 11, блока управления
12, первого 13> второго 14, третьего 15 ключей, второго запоминающего устройства 16, второго сумматора 17, первого и второго сравнивающего устройств 18 и 19. 10
Система работает следующим образом.
Основной контур управления с помощью блоков 2 — 7 реализует упрощенный алгоритм оптимального управления
15 (1) < ° х+ l(,F (è);
> (6r Sjgn=-, где х — ошибка;
F (u) — выходная величина функционального 20 преобразователя 5;
r3 — функция переключения; б — управляющее воздействия, подаваемое на объект 1;
ʄ— коэффициент усиления первого уси- г лителя 6, начальное значение которого выбрано таким образом, чтобы линия переключения лежала в области возникновения скользящего режима. 30
Заметим, что уравнение (2) можно получить, задавая уравнение фактической фазовой траектории в виде 5S х+ КР(и) 1- С--0 (3) и исключая цз этого уравнения С путем последовательной подстановки в него координат двух фиксироваппых точек 60
М, (х„и,), М,(х„и,) Цикл настройки задается блоком управления 12. В начале цикла по сигналу блока управлеция закрываются ключи 13, 14 и 15 и за- у
Самонастройка осуществляется циклически. Припцип самонастройки заключается в установлении связи оптимальной и фактической фазовых траекторий, определении перс- 3s менного коэффициента уравнения фактической траектории и соответствующей перестройки коэффициента усиления основного контура для приближения переключения к оптимальной фазовой траектории. 40
Контур самонастройки реализует уравцсцие, определяющес переменный коэффициент
К фактической фязовой траектории И, С(, f (К) = (х, — х,) — К (F (и,) - — F (и,)) =-= О, (2) где х(, F(ur) — значения ошибки и выходной величины функционального преобразователя в пачале цикла пастройки (точка м(); х, F(u ) — соответствующие текущие зна- 0 чепия.
ili)мипя101цис >, стро (ст»л 9 ii 16 фиксир; ют сигнал оп ибкп х(и выходи< и сигнал 7)(и,) фупкпиоплл(ьиого преобразователя 5. Блоки формировяппя си(и(ало» пс(рер ((3((1) вычисляют значения разности текущих и запомненны величин (х2 — х() и F(u ) — F(ur). С помощью второго управляемого усилителя 10 и»TOporo сумматора 17 на входе и(пегрятора 11 формируется сигнал, пропорцио»альный зцачеш)по
f® в уравнении (2). Интегратор 11, изменяя коэффициент усиления /г второго усилителя 1О, обеспечивает равенство этого сигнала иул(о.
Выходной сиг((ал интегратора 11, соответствующий установленному коэффициенту К, является также искомым коэффициентом настройки основного контура. Действительно, оптимальная линия перекл(очепия ОК совпадает с нулевой фазовой траекторией, которая в соответствии с урав;(епиями (1 — 3) предполагается параллельной фактической фазовой траектории. Вследс-вие этого обеспечивается
Олизость задa!3ae3(oi лиi(ilи пеоекл(o (eпиs(и оптимальной при наличии неконтролируемых возмушяющпх»оздействий.
Измеце((ие коэффициента усиления первого управляемог0 усилителя 6 основного контура управления осугцествляется дискретно в кош„с цикла с по яощыо ключа 13.
Описанные операции повторя(отся в каждом последую(цсм цикле настройки (Л)2 Л(г, Мз A 3 и т. д.) д0 момента устранения ошибки регулирования.
Принцип (н)строения сал(оиястряивающейся квязиоптималыцп(системы управлеция более
»ысокого порядка ariaлогичсп. В этом случае система осцл(цястся дополпител rr»(air(успп»(елями в ocrr0131103l конгурс уl(j)я131епHИ и кш(ТУPB)111 СЛ(>101(ЛСТРО((КИ> КОЛИЧССТВГ) КОТОРЫХ ПЯ единицу мсцьшс порядка диффереццпяльцого ура(зпе:шя ооъекта управления. 3 10 связл(н) с тс;1, что ура»не:r;re фазовой траектории в и-3(ерпом прос рапстве .:ожет быть представ,ac((0 (n — -1) ура(3»е rr(vrrlr, яцалогичш>(ми уря»пeHH(о (2) .
Предложснн i». система может быть испольа0ВапВ $,чя уира»,10(IIIB объекта%(и> I> r>oTopr>IM предъявля(отс".. требования высокой динамическо(1 то (11)сти и производительности, прп условии пепоarroi) начальной информации 0
i:pînñññe уnðaâления.
ПрсдмеT изобретения
Квазио.ITH3laë»!(àÿ система управле:inÿ, содержащая контур самонастройки и основной контур, выполненный в виде последователыиго соедиие((ия первого сумматора, дифференциатора, первого усилителя, фупкциопальпого преобразователя, первого управляемого усилителя, второго усилителя и релейного элемента, соединенного с объектом управления, выход которого соединен с одним из входов сумматора, причем к одному из входов управляемого усилителя подключен выход первого ключа, а к одним
416663
Фиг 1
5 из входов первого и второго усилителей — выход первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения оптимального быстродействия и уменьшения перерегулирования при наличии неконтролируемых возмущающих воздействий, контур самонастройки выполнен в виде последовательного соединения второго ключа, первого запоминающего устройства, первого сравнивающего устройства, второго сумматора и интегратора, выход которого соединен со входом первого ключа, а через второй управляемый усилитель — с одним пз входов второго сумматора, выход третьего ключа через последовательно установленные второе запоминающее устройство и второе сравнивающее устройство соединен с
5 одним из входов второго управляемого усилителя, первый вход — с выходом функционального преобразователя и одним из входов второго сравнивающего устройства, а второй вход — с одним из выходов блока управле10 ния, два других выхода которого соединены соответственно с одними из входов первого и второго ключей.
