Система оптимального управленияоб'ектами второго порядка
Союз Советскик
Социалистических
Рвслублик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (ii) 805250 (61) Дополнительное к авт, свид-ву 9 651308 (22) Заявлено 020179 (21) 2705416/18-24 (я)М. Кл.3.
G 05 В 13/04 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР по деяам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 1502.81. Бюллетень Мо 6
Дата опубликования описания 180281 (53) УДК 62-50 (088.8) L т
3 с (72) Автор изобретения
B. N. Синеглаз ов
Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОьЪЕКТАМИ ВТОРОГО
ПОРЯДКА
Изобретение относится к системам автоматического управления и Предназ- начено для оптимального по быстродействию управления неколебательными динамическими объектами второго порядка с переменными параметрами с запаздыванием и может быть использовано для управления летательными аппаратами, электроприводами и химикотехнологическими процессами.
Известны системы оптимального управления, позволяющие минимизировать время управления динамическими объектами, которые содержат основной контур управления и контур самонастройки, причем контур самонастройки содержит настраиваемую модель, блок сравнения, блок самонастройки и исполнительный механизм, а основной контур содержит модель, нуль-орган, 20 блоФ сравнения, блок управления моделью, триггеры, блок начальных уставок, сумматор, координатный преобразователь и блок эквивалентности (11 и L27.
Недостатком известных систем является их низкая статическая и динамическая точность.
По основному авт. св. М 651308 известна система оптимального управления объектами второго порядка, содержащая последовательно соединенные первый сумматор и блок начальных уставок, выход которого через первый и второй триггеры соединен с соответствующими входами блока "Эквивалентность", выход которого подключ зн к первому входу блока управления первой моделью, второй вход которого подключен к выходу нуль-органа и к первому входу блока сравнения, а выход — к первому входу первой модели, выходы которой соединены со входом нуль-органа и вторым входом блока сравнения, выходы которого подключены к соответствующим входам первого триггера, и вторую модель, .подключенную входом ко входам объекта и блока самонастройки, а выходом — к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому выходу объекта, а выхо. вЂ, — ко второму входу блока самонастройки, выход которого через интегратор подключен ко вт .рым входам первой и второй моделей, и третий вход первой модели подключен ко второму выходу объекта, третий сумматор, первый вход которого через первый функциональный преобразова-
805250
Цель изобретения — повиаение точности системы.
Поставленная цель достигается тем, что в системе установлен координатный преобразователь, причем выход первого сумматора и второй выход объекта соединены с соответствующими входами первой модели через коордй натный преобразователь, третий вход которого соединен с выходом интегра-. тора, а четвертый вход — со вторым выходом первого триггера.
На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2 — фазовый портрет системы.
Система содержит первый, второй и третий сумматоры 1-3, первую и вторую модели 4 и блок 6 сравнения, нуль-орган 7, блок 8 управления первой моделью, первый и второй триггеры 9 и 10, блок 11 "Эквивалентность", первый и второй функциональные преобразователи 12 и 13, блок 14 умножения, интегратор 15, объект 16, блок 17 начальных уставок, блок 18 самонастройки, контур 19 идентификации, координатный преобразователь 20.
L0<00 Задачей оптимальной по быстродействию системы управления объектами второго порядка является формирование последовательности оптимальных управлений вида * U x или V. 0 щах где . У„,с„-максимальное значение управляющих воздействий как функции фазовых координат объекта управления Xp(t)p X (t ) и число speменного запаздывания в управлении 9. При этом система реализует нелинейный закон управления, определенный на фазовой плоскости уравнения. линии переключения. Причем при достижении фазовой точкой кривой переключения про исходит .Изменение управляющего воздействия, подаваемого на объект через временное. запаздывание в управлении 8. паздывания. щ Предлагаемая система работает следующим образом. вход сумматора 1, для изменения па25 раматров объекта 16 приводит к появлению на его выходе отклонения ре- гулируемой переменной X (t). По знаку Х<(1) блок 17 начальных уставок производит выбор значения управgg ления на начальном участке движения объекта 16, что обеспечивается начальной установкой триггера 9. При этом триггер 10 переводится в то же . состояние, что и триггер 9, а логический блок 11 "Эквивалентность" выдает сигнал "1" на вход блока 8 управления первой моделью. Это вызывает, с одной стороны, перевод модели 4 в режим периодического решения, а с другой стороны выдачу 4О управления Uo= -Sigh () на входы объекта 16, второй модели 5 и функционального преобразователя 13, координатного преобразователя 20. Вы ходные сигналы объекта 16 и модели 45 5 поступают, на входы сумматора 2 S0 тель .подключен ко второму входу первого сумматора, второй вход — к первому выхоцу первого триггера, а выход - к четвертому входу первой модели, пятый вход которой подключен к выходу первого сумматора, а второй, выход первого триггера подключен, ко входу объекта 3); Известная система обладает низкими характеристиками по точности. Для исключения необходимости использования блока постоянного или регулируемого запаздывания, вносящего дополнительную погрешность, целесообразно воспроизводить линию переключения в преобразованных координатах. Поскольку кусочно-линейная или кусочно-нелинейная аппроксимация функции переключения сопряжена со значительными погрешностями, то для реализации закона управления может быть использована . модель, многократно и в "быстром" времени реализующая уравнения движения объекта; Когда параметры объекта неизвестны, то непосредственное построение линии переключения невозможно и для реализации оптимального по быстродействию алгоритма управления необходимо идентифицировать объект. Таким образом, текущее значение фазовых переменных объекта в преобразованных координатах зависит от текущих значений координат объекта, текущего значения управляющего воздействия объекта, параметров объекта, чистого временного заИзменение значения, задающего воздействия 9 (t) поступающе1го на для формирования сигнала рассогласования g(t), вызванного изменением параметров объекта 16. Сигнал E,(t) с выхода сумматора 2 подается на один иэ входов блока 14 умножения, на другой вход которого поступает выходной сигнал функционального преобразователя 13, структура которого определяется по методу вспомогательного оператора. Выходной сигнал блока 14 умножения, определяющий скорость изменения переменных параметров объекта 16, посредством интегратора 15 подается на входы пер° вой и второй моделей 4 и 5 и требО тий вход координатного преобраэователя 20. При этом на вход первой модели с сумматора 3 поступает сигнал П =- Uo+ 1р где Ео определяется видом задающего воздействия Ъ () и, формируется при прохож805250 дении g(t) через функциональный преобразователь 2. Изменения переменных объекта 16 Х () U М (1) через координатный преобразователь 20, где происходит преобразование координат с целью компенсации чистого. временного запаздывания, поступают как начальные условия в модель 4. Как только координата модели 4 у (), где 9 "t/у,у +масштаб времени, образуемый в процессе решения моделью 4 уравнений движения объекта 16, принимает нулевое зиачение, нуль-орган 7 вырабатывает сигнал, йоступающий на входы блока управления моделью и блок 6 сравнения. При этом блок 6 сравнения определяет знак переменной Х<(4) поступающей на его другой вход, и воз-, буждает в зависимости от значения уды Х (О) один иэ входов триггера 9. Поскольку до достижения изображающей точкой объекта 16 линии переключения знак переменной Х1(t) не меняется, то начальное значение управления 00 сохраняется неизменным. В то же время сигнал, поступающий с нуль-органа 7 на блок управления моделью 8, вызывает изменение режима работы модели 4, переводя ее в режим задания начальных условий. После этого весь режим работы системы повторяется до тех пор, пока при возбуждении нуль-органа 7 блок 6 сравнения не определит изменения знака переменной )4(0) при Х (e) =О. Это свидетельствует о прохождЕнии траектории изображающей точки модели 4 через начало координат системы. При этом триггер 9 изменяет свое состояние, а значит и управление 00 Поскольку состояние триггеров 9 и 10 в этом случае не совпадает, то логический блок 11 "Эквивалентность" ос танавливает решение на модели 4. Движение объекта 16 при подобно л управлении происходит по траектории,:.. обеспечивающей минимальную длительность процесса управления. Результаты исследований показывают, что по сравнению с известной системой повышается точность реализации процесса управления .на 353 при сохранении быстродействия. Формула изобретения Система оптимального управления объектами второго порядка по авт. св. 9 651308, о .т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повыаения, 2О точности системы, в ней установлен координатный преобразователь, причем выход первого сумматора и второй выход объекта соединены с соответствующими входами первой модели через 2 координатйый преобразователь, третий вход которого соединен с выходом интегратора, а четвертый вход — со вторым выходом первого триггера. Источники информации, ЗО принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 1934939/18-24, кл. Я 05 В 13/02, 18.06.73. 2. Авторское свидетельство СССР З5 9 643833,,кл. 6 05 В 13/02, 170976. 3. Авторское свидетельство СССР 9 651308, кл. G 05 В 13/02, 010377. (прототип).
