Система управления

 

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (si> 741231 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено ОЬ0777 (21) 2505575/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 150680. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 20. 06 . 80 (51)М. Кл.2

G 05 В 11/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Жуковский и Н. Ф. Твердохлебов (71) Заявитель (54) CHCTEMA УПРАВЛЕНИЯ с .истема относится к области автоматического управления и предназначена для обеспечения оптимального по быстродействию управления объектом второго порядка, для которого, как известно, оптимальный по быстродействию алгоритм управления состоит из двух интервалов. На .каждом из них управляющее воздействие имеет максималь1О но возможное значение, но противоположные знаки. Соответственно их называют первым и вторым интервалом постоянства управляющего воздействия, Для повышения качества процесса управления, а также производительности оборудования существуют устройства управления, реализующие оптимальные по быстродействию алгоритмы. В квазиоптимальной системе управления (1) алгоритмы ее обучения воспроизведению оптимальной линии переключения осуществляются в процессе нормальной работы на основе использования скользящего режима на втором интервале уп-25 равления °

Недостатком такой системы является то, что в случае управления объектом с переменными параметрами обучение может продолжаться несколько циклов осуществления переходного процесса, в течение которых этот процесс существенно отличается от оптимального.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе является устройство для автоматического управления, которое содержит последовательно соединенные релейный усилитель, сервомотор, объект управления, измеритель выходной величины, первый элемент сравнения, блок дифференцирования, а также задатчик входной величины, соединенный с вторым входом первого элемента сравнения (2) .

Недостатком данного устройства является обеспечение квазиоптимального по быстродействию управления объектом только при изменениях коэффициента усиления объекта. При изменениях постоянной времени объекта процесс управления отличается от оптимального.

Целью изобретения является повышение быстродействия системы управления объектом второго порядка с переменной постоянной времени °

Цель достигается тем, что система дополнительно содержит последовательно соединенные блок определения постоянной времени, функциональный пре741231 образователь, второй элемент сравнения, логический блок и формирователь управляюще1о воздействия, выход которого соединен с входом релейного усилителя, причем выход первого элемента сравнения соединен с первым входом блока определения постоянной

5 времени и вторыми входами второго элемента сравнения и логического блока, выход блока дифференцирования соединен с вторыми входами блока определения постоянной времени и функцио. нального преобразователя и с третьим входом логического блока.

Блок-схема системы автоматического управления применительно к объекту второго порядка приведена на фиг. 1. 35

Система содержит релейный усилитель 1, исполнительный механизм 2; объект управления 3, измеритель 4 выходной величины, первый элемент сравнения 5, блок дифференцирования

6, блок 7 определения постоянной времени, функциональный преобразователь

8, второй элемент сравнения 9, логический блок 10, формирователь управляющего воздействия 11, задатчик 12 входной величины.

При подаче управляющего воздействия задатчик 12 выдает на первый элемент сравнения сигнал, пропорциональный задающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с выходным сигналом измерителя 4 выходной величины. Полученный сигнал ошибки Ет поступает на входы блока дифференцирования б, блока 7 определения постоянной времени и логического блока 10. Блок опре- 35 деления постоянной времени по значениям сигнала ошибки Ят и скорости изменения ошибки Я формирует сигнал, определяющий действительное значение постоянной времени объекта управле- 4() ния. Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 8, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока дифференцирования.

Выходной сигнал функционального преобразователя определяет величину координаты Е „линии переключения, соответствие которой действительным параметрам объекта определяется выходным сигналом блока 7 определения постоянной времени. Второй элемент сравнения 9 определяет разность между вычисленным Еэ,ц и текущим значениями ошибки, снимаемыми соответственно с выходов функционального преобразователя и первого элемента сравнения S. 55

Сигнал с выхода второго элемента сравнения поступает на логический блок

10, который формирует логические переменные (двоичные сигналы), соответствующие знакам и нулевым значениям ц) фазовых координат 8Т и F а также знаку выходного сигнала второго элемента сравнения. По сочетанию логических переменных формирователь управляющего воздействия 11 опРеделяет знак Управ- 65 ляющего воздействия, в зависимости от которого репейный усилитель 1 включает исполнительный механизм и приводит в движение объект управления в ту или другую сторону.

Рассмотрим работу отдельных узлов системы при управлении объектом, представляющим собой последовательно включенные апериодическое и интегрирующее звенья. Переменным параметром является постоянная времени Т, Уравне.ние линии переключения для такого объекта имеет вид

<> S(s(gni) )d En() 11, М)М где = g (t) — 9(t); g (t) и 9(t) соответственно задающее воздействие и выходная величина объекта управления;

0 — управляющее воздействие;

К вЂ” коэффициент усиления объекта управления.

Коррекция (выбор из семейства) линии переключения в зависимости от текущего значения параметра T осуще ствляется на первом интервале постоянства управляющего воздействия путем изменения алгоритма работы функционального преобразователя 8 с помощью блока 7 определения постоянной времени.

Между координатами траектории движения изображающей точки в фазовом пространстве на первом интервале постоянства управляющего воздействия и координатами линии переключения существует функциональная связь определяемая выражением: где fq, E q — величина абсциссы фазовой траектории соответственно на первом интервале управления и при E =o.

Блок определения постоянной времени производит оценку параметра Т по формуле а.(чдие)цйеи + к .!

%Id

Оценка параметра T осуществляется дискретно при каждом изменении величины ошибки Г на единицу дискретности, поэтому частота вычисления параметра

T определяется скоростью изменения

Е Дискретность представления 8 определяется допустимым отклонением времени протекания переходного процесса от оптимального. функциональный преобразователь 8 определяет вычислительное значение, 741231

30 где С< О, если Е или Е или Е или Я или 6 б О„если Я или Е или 6 нли 6 или

6 = о, или Я

>О и

<О и

<0 и

= О и

< О и

> О и

<Ои

>О и

= О и

> О и

= О и

>Я ьыч т выч - т сО, Е сО, Ет О с Я выч — -т ьыч т

6 0, о, ч =О

6. =О.

45

50 сигнала рассогласования, используя оценку Т лГ /1О

Е ч= T((S1gh(E)kid (Сп, (, (+1 -E

На фиг. 2 поясняется предложенный принциг. самонастройки. В зависимости от знака управляющего воздействия самонастройка осуцествляется либо на участке AS, либо на участке CD .

Величина Е запоминается в блоке 7 в момент перехода изображающей точки через ocb абсцисс. Затем при движении изображаюцей точки, например, по траектории АЪ иэ семейства линии переключения выбирается линия переключения, соответствующая текущему значению параметра Т (например, Т=т ) и определяются значения фазовой координаты Е линии переключения. Например, в точке 0 фазовой траектории определяется абсцисса точки 0 линии переключения, в точке д — абсцисса точки 6 и т. д.

Формирователь управляющего воздействия 11 по логическим сигналам блока 10 вырабатывает управляющее воздействие Д, определяемое по формуле д = — з1цпб, Поскольку управляющее воздействие д принимает три значения, то формирователь управляющего воздействия

11 имеет два двоичных выхода. Если обозначить логические сигналы, снимаемые с этих выходов, через д + и д тогда при положительном управляющем воздействии необходимо иметь

J+ 1 и d = О, при отрицательном воздействии — Ю+-О и d ==1, при нулевом — 8 =0 и Ю =О.

Предлагаемая система, как следует из описания и приведенного, алгоритма управления, обеспечивает оптимальность по быстродействию только при ступенчатом задающем воздействии и может использоваться для управления позиционными системами. Система обеспечивает оптимальное по быстродействию управление любым объектом второго порядка. При этом изменяются соответственно лишь алгоритмы работы блока настройки 7 и функционального преобразователя 8.

Формула изобретения

Система управления, содержащая последовательно соединенные релейиый усилитель, исполнительный механизм, объект управления, измеритель выходной величины, первый элемент сравнения, блок дифференцирования, а также задатчик входной величины, соединенный с вторым входом первого элемента сравнения, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в нее введены последовательно соединенные ,блок определения постоянной времени, функциональный преобразователь, второй элемент сравнения, логический блок и формирователь управляющего воздействия, выход которого соединен с входом релейного усилителя, причем выход первого элемента сравнения соединен с первым входом блока определения постоянной времени и вторыми входами второго элемента сравнения и логического блока, выход блока дифференцирования соединен с ,вторыми входами блока определения постоянной времени и функционального преобразователя и с третьим входом логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l ° Авторское свидетельство СССР

9 415663, кл. G 05 В ll/16, 25.,01.71. . 2. Авторское свидетельство СССР

9 442456, кл. G 05 В 11/16, 09.02.73 (прототип) .