Устройство для определения устойчивости систем управления

 

Союз Советскии

Соцмалмстнческих

Республик

{я) дополнительное к авт. свил.ву— (22) Заявлено 02.04.76(21) 2343136/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 25.02.79Бюллетень № 7

5 В 23/00

Гасударствеииь6 ианитет

СССР па делам изееретений и еткрытий

K 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 28, 02. 7 (72) Авторы изобретеHHR В. А. ВишнЯков, Г. В. Римский и В. В. ТабоРовец

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО QJM ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и систем управления и предназначено для иследования устойчивости процесса нелинейных систем и отыскания параметров системы, при которых она будет устойчива.

Известны устройства, предназначенные для построения корневых траекторий, построенные на элементах аналовой техники и электро-механических элементах.

Недостатками данных устройств являются невысокая точность, малое быстродействие, ограниченные функциональные аоаможносгн (1),(2)

Эти недостатки устранены в устройстве, которое является ближайшим по техническому решению к предлагаемому.

Оно содержит блок управления, первый, второй, третий и четвертый выходы кото рого соединены соответственно с первыми входами арифметического блока, блока постоянной памяти, блока оперативной, памяти и блока вычисления координат, первый, второй, третий входы блока управления соединены соо гве rc твен но с шиной запуска, первыми выходами арифметического блока и блока вычисления координатг, в горой, третий и че гвер гый выходы арифметического блока соединены с вторыми входами блока постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, выход блока посгоянной памяти соединен с третьим входом блока оперативной памяти, вгорой выход которого соединен с третьим входом блока вычисления: координат, третий и четвертый выходы которого через соответствующие преобразователи кода

15 в напряжение соединены с отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки f 3 (.

Недостатком данного устройства яв20 ляегся исследование только линейных систем и невозможность нахождения параметров нелинейных систем, при которых она будет устойчивой.

648950

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит блок сравнения, первый и второй регистры кодов границ нелинейности и регистр кода изменяемого параметра, первый и второй входы блока сравнения соединены соответственно с пятым выходом блока управления и выходом первого преобразователя кода в напряжение, а его выход соединен с четвертым входом блока управления, входы регистров кода границ нелинейности соединены с шестым и седьмым выходами блока управления, а их выходыс четвертым и пятым входами блока вычисления координат, выход регистра кода изменяемого параметра соединен с пятым входом блока управления.

И

Ь бд т1 ЬЯ

См РС tg,ь pg$g y „()

Ьб„- =1 Ьб;

me р,(„р ° h8>, h(dj h,5j — разности ординат и абсцисс исследуемой точки

20 . Йлоскости и ординат, абсцисс полюсов и нулей соответственно, передаточной функции системы управления. Значения

Р и Д определяются через значения,"раниц нелинейности с и P .

Таким образом, нелинейная система при наличии входного сигнала будет исследоваться следующим образом. Точки комплексной пдоскосги, начиная из по>люсов системы, по уравнению (1) будут исследоваться на принадлежность корневому годографу кругового образа.

Если при этом координата точки будет принадлежать oci ) 43 то система ,неустойчива. Для нахожде«ния парамет ров устойчивой системы можно изменять границы нелинейности (g,., g или варьируемые полюса и нули передаточной функции линейной части системы.

Перед началом работы устройства в блоке постоянной памяти 4. записаны

Отй фуглов, в блоке оперативной памяти координаты полюсов и нулей, в регистрах кода границ нелинейности 7,8 р6 и

P . По сигнаду «запуск бдок управле ния 1 вырабатывает сигналы для чтения координаты первого подюса (д 1, о 1 которые из блока определения йамяги 5 поступают в блок вычисления координат

6. Начинается.слежение вокруг этой точа ки. Йпя этого исследуется окрестность 56 полюса, начиная с точки 5 +ЬЯ,Я+ЬЯ, а затем в цикле вычисляются значения

Я1+ ЬЬ и Ñä <+ Ьу. По формуле (3) вычисляются значения g, для чего в

Я арифметическом блоке 3 находятся зна чения ЬЯ!Ьо, из блока постоянной памяти 4 читаются значенияи1т с Я—

- М0

3Ж и происходит суммирование в арифмегиСтруктурная схема устройства приведена на чертеже; блок управления 1 соединен с шиной запуска 2, с арифметическим блоком 3, с блоком постоянной памяти 4 и блоком оперативной памяти 5, с бдоком вычисления координат 8, с первым и вторым регистрами кодов границ нелинейности 7,8, с блоком сравнения 9, с регистром кода изменяемого параметра 10. Арифметический блок 3 соединен с блоком постоянной памяти 4, блоком оперативной памяти 5 и блоком вычисления координат 6. Блок оперативной памяти 5 соединен с блоком постоянной памяти 4 и блоком вычисления координа

6, который соединен с первым и вторым регистрами коде границ нелинейности 7, 8 и через преобразователи кода в напряжение 11, 12 с электроннолучевой трубкой 13 и блоком сравнения 9.

В основу работы устройства положен следующий алгоритм. Нелинейная система с расположением нелинейности в секторе оС,, gg (o(,, P - границы не лийейности) и передаточной характеристикой линейной части V× (О ) при наличии входного сигнала f (t ) будет устойчива том случае, если корневой годограф кругового образа линейной части системы будет расположен в левой подуплоскости комплексной плоскости Р, т.е. не пересекает мнимой оси J6) . На основании фазового и амплитудного критериев СгрелкоВа-Çâaíñà выведен геометрический критерий принадлежности точки комплексной плоскости корневому годографу кругового образа, который имеет вид: (Ц дЯр и о

Q i Vl g + СХ и И Д

Р где )" u g определяются из амплитудного; и фазового критериев Сгрелкова-Эванса .П .dV ° + Ь8; (2) ческом блоке 3. Значение g хранится в блоке оперативной памяти 5. Затем вычисляется значение Б по формуле (2), для чего в цикле происходит умножение, сложение, извлечение корня и умножение для вычисления произведений вида г!

П +, г. „Е-(.

Е i М 4 3{ ) °

Значения о „и пересылаются в арифметический блок 3, затем в блоке вычисления координат 6 определяются значения Р и Р и записываются в блок оперативной памяти 5. В арифметическом блоке 3 реализуется вычисление уравнения (1) и сравниваются левая и правая часть в блоке вычисления координат 6.

Если они равны, координаты исследуемой гочки передаются на экран электроннолучевой трубки 13, а абсцисса в блок

20 сравнения 9, Если абсцисса равна нулю, то блок сравнения 9 посылает сигнал в блок управления 1. В регистре кода изменяемого параметра 10 хранится код

25 параметра, который можно варьировать.

Происходит ч гение кода варьируемого параметра из блока оперативной памяти

5 в арифметический блок 3, если это полюс или нуль, или из регистра кода границ нелинейности 7(8) (из РКГН), если это с6 или ф . В арифметическом блоке 3 происходит изменение параметра.

Если при построении ветвей корневого годографа первая ветвь не пересекла ось

) д, го происходит построение второй ветви, и г.д. В случае, если ни одна ветвь не пересекла мнимую ocb, параллегры линейной части при расположении «елинейности в заданных границах (старых нли измененных) такие, что нелинейная система устойчива при наличии входного сигнала, т.e. говорят об устойчивости процессов нелинейной системы. Есчи при данном варьируемом параметре нелинейная система автоматического управления неустойчива, надо изменить код параметра в регистре кода изменяемого параметра 10. После построения корневого годографа устойчивой нелинейной системы авВ гомагического управления последний выдаегся на экране электроннолучевой

qð êM

При исследованиях линейных систем ветви корневого годографа строятся цо уравнению (3).

Эффект ог использования данного устройстваа заключается в том, что исследуются на устойчивость не только линейные системы, но и нелинейные. Кроме гого, находятся параметры нелинейных систем, при которых они будут устойчивы.

Формула изобретения

Устройство для определения устойчивости систем управления, содержащее блок управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами арифметического блока, блока постоянной памяти блока оперативной памяти и блока вычисления координат, первый, второй, третий входы блока управления соединены соответственно с шиной-запуска„ первыми выходами арифметического блока и блока вычисления координат, второй, третий и четвертый выходы арифметического блока соединены с вторыми вхсдами блока постоянной памяти, блока оперативной памяти и блока вычисления координат, выход блока постоянной памяти соединен с третьим входом блока еперагианой памчги, второй выход когорогo соединен с третьим входом блока вычисления координат, третий и четвертый выходы которого через соответствующие преобразсватсли кода в напряжение соединены с Отклоняющеемее ну{Истинами электроннолучевой трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, устройство содержит блок сравнения, первый и второй регистры ко= дов границ нелинейности и регистр кода изменяемого паралеегра. первый и второй входы блока сравнения соединены соот вегсгвенно с пятым выходом блока управления и выходом первого преобразователя кода в напряжение, а его выход соединен с четвертым входом блока управлонеея, входы регистров кода границ нелинейносги соединены с шестым и седьMbIM выходами блока управления, а их выходы - с четвертым и пятым входами блока вычисления координат. выход регистра кода изменяемого параметра соединен с пятым входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 169898, кл. Cj 05 В 23/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 275545, кл. Я 06 Р 15/06, е7т 06 V15/20, 1970.

3. Ав горское с внде тел ьс гво СССР № 408313„кл. Cj 06 1= 15/31, 1973.

648950

Сосгавигель A. Лащев

Редактор Н. Веселкина Техред M Борисова.. РРект ф С Шекмар

Заказ 556/44 Тираж 1014 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IlIIH Пагенг, r. Ужгород, ул. Проекгнаи, 4