Устройство для идентификации нелинейных систем

 

ОЙЙСАИЙЕ

ИЗОБРЕТЕННАЯ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (Я) М. Кл.

9 05 В 23/02 (22) Заявлено 1005.76 (2l) 2358822/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,12.78.61оллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 281278

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 62-50 . (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.В. Кромский и А.И. Болысов

P3) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ нелинейных систем

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях систем автоматического управления и регулирования, а именно, для зксперименталь-8 ного определения параметров нелинейных систем, а также может быть использовано при органиэации адаптивного управления, при испытаниях систем управления и при контроле их техни- 1® ческого состояния.

Известны устройства для идентификации, содержащие формирователь воздействия на объект и блок наблюдения реакции объекта на пробное воздействие, например датчик перемегдения и датчик скорости перемещения 11) .

Известно устройство для идентификации динамических систем, содержащее в качестве формирователя воздействия генератор пробных синусоидальных сигналов, цепи подстройки двух параметров, интеграторы, форсирующие звенья и фазовые детекторы (21 . Однако область практического использования этого устройства ограничена, во-первых, объектами идентификации, Описываемыми линейными дифференциальными уравнениями, в которых неизвестными являются два параметра, характеризующие демпфирОвание и реэонансн ю частоту индентифицируемой системы, и, вовторых, процесс идентификации двух искОмь1х параметров требует затрат вре мени, не меньщих чем Один периОд входнОгс синусоидальнОГО сигнала.

Наиболее близким к изобретению по

ТЕХНИчЕСКОй СУЩНОСТИ ЯВЛЯЕТСЯ УСТРОЙ» ство для идентификации нелинейных систем, содержащее датчик перемещения систею>1 датчик скОрости перемещения системы, блок формирования задания начальных условий, вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый выход — через последовательно сОединенгные генератОр импульсов, блок формирования сигнала переключения и коммутатор соединен с исполнительным механизмом, второй выход через блок управления соединен с вторым входам генератора импульсов, третий выход соединен с вторым входом кого гутатора; а четвертый выход через ПОследовательнО сОединенные дещиф» ратор и элемент И соединен с вторым входом блока формирования сигнала переключения, третий ВХОД кОтОрОгО сОединен с вторым входом блока управления,. а выход через счетчик соединен с вторым входом элемента Ii 3). Оунк638919 циональные воэможности этого устройства ограничены из-за отсутствия в нем обратных связей с объектом идентификации, а это исключает возможность автоматизации процесса идентификации и приводит к дополнительно затратам времени на ее проведение.

Целью изобретения является повы- Ь шение быстродействия устройства.

Достигается это тем, что в устройстве установлены первый и второй ключи, блок памяти, блок вычисления параметров системы и индикатор сраба- 10 тывания исполнительного органа системы, первый выход которого соединен с вторым входом блока управлении, а второй выход — с управляющими входами первого и второго ключей, входы которых соединены соответственно, с выходами датчика перемещения системы и датчика скорости перемещения системы, а выходы с соответствующими входами блока памяти, выход которого соединен с входом блока вычисления .параметров системы, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления и управляющим входом блока памяти.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства) на фиг. 2 и 3-фазовые графики исследуемых нелинейных систем.

Устройство для идентификации нелинейных систем содержит блок 1 вычис- З( ления параметров системы, блок памяти 2, первый и второй ключи 3 и 4, датчик 5 перемещения системы, датчик б скорости перемещения системы, индикатор 7 срабатывания исполнительного органа системы, нелинейную систему 8, блок управления 9, блок 10

Формирования задания начальных условий. Генератор импульсов 11, блок 12 формирования сигнала переключения, . 40 коммутатор 13, исполнительный механизм 14, дешифратор 15, элемент Н 16, счетчик 17.

На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: Х и Х вЂ” фазовые координаты систему 4 — время1 ). — линии переключения) 6 — граница области )6 переключения исполнительного органа системы) tq — момент времени, соответствующий точке 1 на Фиг. 21 +2 — момент срабатывания исполнительного органа системы 8, соотвествующий точ- 50

:ке()(к, X,„„) на Фиг. 2, Ф вЂ” момент времени, соответствующий точке 2 на фиг.2, Ф вЂ” момент срабатывания исполнительного органа системы 8, соответствующий точке (Х2, xz>)Ä

В основу разработки устройства ноложено использование объективно существующих связей между искомыми параметрами ф ((=(" н.) исследуемых нелиейных систем, такими как запаздываие исполнительных органов и параметры статических элементов, и параметрами линий переключения исполнительных органов, экспериментально построенных на фаэовой плоскости.

Известно, что линии перелючения являются геометрическим местом точек фаэовой плоскости координат скорости

)(и положения Х, соответствующих моментам переключения исполнительных органов нстемы.

Наличие указанных связей позволяет косвенным путем находить искомые параметры o(. и а(2 нелинейных систем посредством первоначального определения коэффициентов М и Ь линий переключения вида Х cl + ФХ и последующего расчета искомых параметров К и of.,связанных функциональной зависимостью с коэффициентами О и я)

Коэффициенты о и ф линии переключения L (см.фиг.2} в процессе идентификации определяют в результате — последовательного задания системе движения с начальными условиявы, соответствующими точкам 1 и 2, близким к границе области переключения исполнительных органов, со значениями )(X и z, z предРЙВстВующими 34О» ментам переключения исполнительных органов; — последующей регистрации (запоминании) пар значений К.(я, 1 и )fz<, х2п

s моменты первого()(„, k „) и второго (Х2д,4z>)переключений исйолнительного органа) — расчета коэффициентов а и Ь линий переключения по соотношениям

Щ 2П 2Я 4й (И 2И

С(», 1) = — расчета искомых параметров d. u у

<Х на основе решения уравнений

4. = с . (а,s)

С 2(()

Блок памяти 2 предназначен для запоминания значений перемещения(Х я х-я)и скорости перемещения(х я, )(2л ) движения нелинейной системы 8, соответствующих моментам срабатывания ее исполнительного органа и поступающих на блок памяти 2 с датчиков,5 и 6 через ключи 3 и 4, управляемые сигналом с выхода индикатора 7 °

Блок 9 предназначен для управления процессом функционирования устройства для индеитификации.,С выхода блока 9 подаются сигналы на блоК 10 для задания начальных условий движения системы, При этом )(„ н kz задаются с помощью установки соответствующих частот „ н следования импульсов в генераторе 11, пропорциональных скорости вра-2 щения (перемещення) исполнительного механизма 14. Начальные значения Х н

Х задаются путем установки нелинейной системы 8 на соответствующие углы (перемещения) по командам, поступающим

Ь блока 10 иа генератор 11, дешифратор

15 и коммутатор 13. Блок 9 преднаэна638919 чан также для формирования команд на считывание значений Х я,k,„ H Xz>,хдя с блока 2 в блок 1 и на,включение последнего.

Дешифратор 15 служит для преобразования команды, поступающей с блока

10, в сигнал, по которому готовится цепь срабатывания блока 12 при достижении числа подаваемых на коммутатор

13 импульсов значения, заданного для установки системы 8 в начальное положение Х или Хg, Совместно счетчик

17, элемент И 16 блок 12 и дешифра- (О .Тор 15 представляют собой преобразователь двоичного кода управляющей команды с блока 10 в унитарный, Блок 12 служит также для прекращения движения системы 8 по сигналу от индикатора 7 при срабатывании исполнительного органа.

Устройство работает в следующих режимах, Т. Режим задания первых начальных условий движения системы.

В этом режиме с блока 9 поступает команда на блок 10 для задания начальных условий движения систеьы 8 по перемещению Х и скорости Х, (см.фиг.2) ° С блока 10 поступает команда на коммутатор 13 для выбора необходимого направления вращения (перемещения) вала исполнительного механизма 14 и на дешифратор 15 для задания числа импульсов, необходимо- 80

ro для выставки систеьы 8 в положение Х из исходного положения Хо, В блоке 10 осуществляется уставка необходимой частоты 2< следования импульсов с генератора 11, соотнет- .)б ствующей требуемому значению скорости

Режим приведения системы из исходного положения в первые начальные условия движения. )0

После выполнения операций первого режима с блока 10 на блок 9 подается сигнал, по которому включается генератор импульсов 11 и осуществляется приведение объекта идентификации из исходного положения X = )Io, Х = 0 в начальные условия движения Х Х, Х= Xl > 48 при достижении которых на блок 12 поступает сигнал с выхода элемента И 16, в результате чего отключается цепь подачи импульсов с генератора 11 на коммутатор 13, система 8 останавли- 50 вается в положении Х ), включается генератор 11, приводятся в исходное положение блок 12, дешифратор 15 .и счетчик 17.

Щ. Режим первого движения системы.;б

В этом режиме осуществляется движение системы 8 из начальных условий Х и

)(до срабатывания ее исполнительного органа, т.е. до положения Х = Х„д, (Х Х „. При этом с блока 9 включается генератор 11, импульсы с выхода которого через блок 12 поступают на коммутатор 13. При срабатывании исполнительного органа (на чертеже не показан) системы 8 сигнал с Выхода индикатора 7 поступает на управляющие входы к. .=чей

3 и 4, которые открываются, и ь бл:...к 2 записываются Зна «еннЯ Х«> и х ;. по пающие с ныходон датчиков 5 и б. Пр". этом с выхода индикатора 7 сигнал поступает на блоки 12 и 9. Си:-..тема 8 останавливается, с блока 9 на блок

10 подается команда для задания Вт:".» рых начальных условий движения объекта 8 по положению Х, и скорости Хд (ам.фиг,2) .

Работа устройства при задании

Вторых начальных условий Осуществляется в соответствии = режимами 1 u )f

В режиме второго движения системы 8 при срабатывании ее исполнительного Органа с выхода индикатора 7 подастся сигнал на упранляющие входы ключей 3 и 4,. кОтОрые Открываются, и В блок 2 записываются -начения Х и Х><,поступающие с ныходов датчиков

5 и б. По сигналу с индикатора 7 на блок 12 система 8 Остананлинается, а с блока 9 подаетсЯ команда для считыВания значений Х«>,x„„,Х и, X, с блока 2 В ОлОк 1 и Выполненнпя В пОследнем операци для Вычисления параметpoI. системы 8, Поскольку перед решением задачи предполагаются известными струKT pÂ

Описание идентифицируемой нелиней ной сис Tемы и Границы Областей Воз» можного расположения линий переключения на плоскости Х /Xt, то затраты времени на идентификацию параметров при испОльзОВанни устройстна Опреде ляются длительностью рассмотренных

Выше режимон (приведения нелинейных систем 8 В заданные начальные услоднижениЯ из Hli>i до срабатывания испОлнительнОГО ОрГана систеьы)

В Общем случае Время идентификации зависят От априорнОГО знания Границ (типа (. фиг.2) областей возможноГс расположения линий переключения (типа б- фиг.2) и близости линий переключения ().) к Границам (8 ). В

=.-.астнОсти, для 1эассмотреннОГО В Описании примера прн услониях, показанных на фиГ,2 и перенесенных на фиГ.3, идентификатор сбеспечинает решение задачи индентифнкации параметрон за время Ф.„= 1,„- .t,, t. (., время

Выполнения Вы-1нслйтельннх Операций н блоке 1), меньшее четверти периода Т синусоидального колебания, подаваемого на ВхОд идентифицируемой системы при использовании известных устройств. формула изобретения устройстВО для идентификации нелинейных систем, содержащее датчик перемещений систе>ж, датчик скорости перемещениЯ ciIOTc".Ikl, блок формиронаниR задания начальных услсний, Вход «Ото638919 !7gl+I(ь !

Ф;,, Ije

Ф! аЗ. O.",Т-. 2ЗИТЕАЬ,*ь ; РОМаНЧЕНКО

Редактор Е.."o-u-. :.-: " ==:,сед И.БОРисова Корректор А.Власенко

Заказ 7279/35 1ираж 991 Подписное

ЦНИИПИ 1с.:у. †:=;=ьрс-.,::еяного комитета Совета Министров СССР л;. j."åJ!dì изобретений и Открытий

1)3035, ь :=:=-.:»;"ç";;ê-,-. Ж-35- Раушская наб., д. 4/5 филиал !.П! Паье.:;. " ", г. ужгооод, уль Проектная, 4 рого соединен с первым ан,;-;о :,- - .-.. †..Ока управления, перьый вы-сд б ;".;-:= :-:Орм:--,— рования задания начальк:.",-;- -,:: †:л.;=.:,:-,:,,;- рез последовательно соепчзе!!.=-.:--.†; --е-НЕратОр ИМПУЛЬСОВ,, бЛОК:!ьорЬ;:-. -, =; ".-,-.-.HH сигнала иереключеьия ;; кс:-ыу.!:;=-!--.,:-, соединен с исполнительн!т.; -.:.;„=-:,:-; †:.:; †. .змом, второй выход блока фopNHpo BHHFi задания начальных условий соединен через блок управления с вторым входом генератора импульсов, третий выход блока формирования э дани I на:- альных условий соединен с в-.-ориг входом коммутатора, а четвертый выход блока Cjop= мирования задания через последов»ТЮЛЬНО СОЕДИНЕННЫЕ ЦЕь!!НФРатс.:-. Н элемент И соединен с — Т.-"з :::--,;;;.--.ы-м н>-;., блока Формирования сигнал:. --„ зуьзк:.ь..". чения, третий вход бь-,ока .!Оа::.нрс .ð.— ния сигнала переключенн= .",о -;--.- - -. с вторым входом блока .=,."::.p;--.Вг;ен,:я. а блок Формирования. Си-,:.;-.!ç! -à,=-po:IJ! -«. чения через счетчик сое-;:! =.е;-.,"- aëå*МЕНТОМ И О Т Л и Ч B:Ю ii„Е .:;. Г тем, что, с целью повььщ-.i m!: ".:=:: -;тр-о=. действия устройства, в не .!, От.-ь,"-.- .:.:в =

ЛЕНЫ, ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ КЛь,ьь: -, - :Л а!С Па"..:яти и блок вычисления параметров системы ч индикатор срабатывания исполнительного органа системы первый ьэЫХОД КОТОРОГО СОЕДИНЕН С ВТОРЫМ ВХО дам блока управления, а второй выход упсавляющими вхОдами первого и Вто

-:-,îãî ключей, входы которых соединены соответственно с выходами датчика перемещения системы и датчика скорости перемещения системы, а выходы с

".Оответствующими входами блока памяУнр ВЫХОД КОТОРОГО СОЕДИНЕН С ВХО !

i0 дом блока вычисления параметров снсте!ы, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления и управляющим входом блока

Источники информации, принятые во внимание при "-кспертизе:

1= Сейдж З.П. и др, Идентификация си =там управления. И,, Наука 1974, Р

20 с, 1-14, 2, Авторское свидетельство СССР !

:= -!..:.2";-4 58, 14.Кл. С 05 В 13/02, 1972.

3., Авторское свидетельство СССР

K- 306414,- И.Кл. G 05 В 13/02, 1969.