CS226087B1 - Zapojení obvodu pro nastavování stavových regulátorů - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení obvodu pro nastavování stavových regulátorů, zejména určených pro řízení pohonů technologických procesů ve válcovnách, apod.

Až dosud se při řízení pohonů technologických procesů převážně používaly analogové regulátory i klasického typu, t. j. o „P“, „PI“ „PID“ přenosu, i U těchto regulátorů se při nastavování a uvádění technologických zařízení do provozu současně I nastavují maximálně tři parametry. Nastavování se pak provádí na základě dynamické reakce na skok řízení, či skok poruchy. U složitých systémů, např. mechanických, při respektování torzních pružností poháněčích hřídelů, pružností tvářeného materiálu, tvářecích nástrojů, atd. se ukazuje výhodné z důvodu lepší dynamické stability a dynamické li statické kvality a přesnosti regulace vůbec, používat stavové regulátory. Tyto stavové reguláj tory představují ve své podstatě kombinace žpět*ných vazeb od všech možných měřitelných a rekonstruovatelných stavových veličin. Přesný výpočet jednotlivých koeficientů při plné znalosti systému je pak záležitostí vhodné výpočtářské metody a vhodně zvoleného kritéria optimality. Dosavadní aplikace stavových regulátorů mají převážně laboratorní charakter se všemi výhodami, které poskytují laboratorní podmínky. Počet nastavovaných parametrů zpětné vazby, odpovídající složkám i '

226087 !

stavu, je vyšší, než zmíněné tři parametry u analogového regulátoru klasického typu.

Nevýhodou při dosavadním nastavování analogových regulátorů klasického typu je skutečnost, že při dvou a třech nastavovaných parametrech, což se provádí empiricky, není možno určit skutečnou polohu nastavení vzhledem k požadovanému optimu. Tento nedostatek, zvýrazněný počtem j složek stavu, t. zn. i počtem současně nastavovaných parametrů, se projevuje i u stavových regulátorů. Zde již empirické nastavení regulátoru postupnou metodou je velmi nespolehlivou záležitostí, založenou především na zkušenostech a subjektu pracovníků, uvádějících zařízení do provozu a dosažení optima je více či méně věcí náhodnou.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodu pro nastavování stavových regulátorů podle vynáI lezu, sestávajícího z parametrických bloků, nastavovacího bloku, stavového regulátoru, regulovaného bloku a propojovací svorkovnice.

Podstatou zapojení podle vynálezu je to, že stavové výstupy regulovaného bloku jsou spojeny s korespondujícími zpětnovazebními vstupy paraI metrických bloků, jejichž výstupy jsou zapojeny na odpovídající vstupní svorky propojovací svorkov- | nice pro připojení nastavovacího bloku, jejíž výstupní svorky jsou spojeny s příslušnými zpětnovazebními vstupy stavového regulátoru, na jehož I výstup je připojen řídicí vstup regulovaného bloku.

Výhodou zapojení obvodu podle vynálezu je přesné určení mezí stability ve vztahu systému k zesílení právě nastaveného kanálu. Tím lze přesně určit potřebné zesílení v jednotlivých kanálech, vzhledem k mezi stability, což ve většině případů znamená i vzhledem k požadovanému optimu.

Zapojení obvodu pro nastavování stavových regulátorů podle vynálezu je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na připojeném výkresu.

Jak patrno z blokového schématu sestává obvod pro nastavování stavových regulátorů z parametrických bloků Aj až A_n, tvořených např. měnitelnými impedancemi, nastavovacího bloku B, sestávajícího z kombinací operačních zesilovačů a vazeb, stavového regulátoru C, což jsou opět kombinace operačních zesilovačů a vazeb, např. regulátor polohy, regulátor tahu, apod., regulovaného bloku ! D, tvořeného soustavou pohonů, čidel a rekon struktorů a propojovací svorkovnice E‘. Jednotlivé bloky A až D a propojovací svorkovnice E jsou zapojeny tak, že stavové výstupy ťj až f_n regulovaného bloku D jsou spojeny s korespondujícími zpětnovazebními vstupy a_x až a_n parametrických ; bloků Aj až A_n, jejichž výstupy jsou zapojeny na odpovídající vstupní svorky b_x až b„ propojovací svorkovnice E pro připojení nastavovacího bloku B. Výstupní svorky Cj až c„ propojovací svorkovnice E jsou pak spojeny s příslušnými zpětnovazebními vstupy dj až d_n stavového regulátoru C, jehož zadávací vstup e je zapojen na výstup nezakřesleného programátoru zadávané veličiny a jehož výstup je připojen na řídicí vstup g regulovaného bloku D. V případě, že nastavovací blok B je zapojen mezi první vstupní svorkou bj a první výstupní svorkou c_x propojovací svorkovnice E, I jsou ostatní vstupní svorky b₂ až b„ propojeny ] s odpovídajícími ostatními výstupními svorkami c₂—c„ této propojovací svorkovnice E, apod. .

Zapojení obvodu podle vynálezu pak umožňuje následující funkci. Na zadávací vstup e stavového regulátoru C se přivádí referenční zadávaná veličina, která má být obrazem žádané výstupní veličiny. Aby byl tento požadavek v jistém smyslu optimálně splněn; slouží k tomuto účelu kombinace

Claims (1)

1. Zapojení obvodu pro nastavování stavových regulátorů, sestávajícího z parametrických bloků, ¹ nastavovacího bloku, stavového regulátoru, regulovaného bloku a propojovací svorkovnice, vyznačující se tím, že stavové výstupy (fj až f_n) regulovaného bloku (D) jsou spojeny s korespondujícími zpětnovazebními vstupy (aj až a_n) parametrických .1 bloků (Aj až A_n), jejichž výstupy jsou zapojeny na

   1 v i zpětných vazeb složek stavu regulovaného bloku D, úrovňově upravovaných v parametrických blocích Aj až A_n a postupně nastavovaných nastavoj vacím blokem B. Tento nastavovací blok B, který v sobě obsahuje oddělovací člen stejnosměrné ! složky zpětnovazebního signálu a indikační přístroj i amplitudy generovaných kmitů před a za nelineárním členem s ideální reléovou charakteristikou, se připojí v propojovací svorkovnici E nejdříve do i frekvenčně nejpomalejšího kanálu, v daném přípa- ^r dě mezi první vstupní svorku bj a první výstupní svorku Cj této propojovací svorkovnice E. Např. u aplikace nastavování analogového regulátoru klasického typu „PID“ se nejprve nastavovací blok B připojí do větve „I“. Parametr zesílení v příslušném parametrickém bloku A_x až A_n je nastaven na minimální hodnotě. Dále se pak nastavuje amplituda nelineárního členu nastavovacího bloku B směrem od nuly k maximu, až vzniklé autooscilační kmity lze identifikovat v běžném, t. j. v aditivním i multiplikativním šumu soustavy. Pochopitelně, že z důvodu ochrany mechanického zařízení proti destrukci nesmí být amplituda příliš vysoká. Porovnává se též hodnota rozkmitu oscilací, změřená před nelineárním členem a amplituda nelineárního členu nastavovacího bloku B. Změnou parametru zesílení v příslušném parametrickém bloku Aj až A_n je možno tyto hodnoty srovnat. Při velkých změnách parametru zesílení je nutno znovu nastavit i amplitudu nelineárního členu nastavovacího bloku B tak, aby autooscilace na výstupu z regulo! váného bloku D příslušného kanálu měly opět požadovanou amplitudu. Po dosažení zmíněné rovnosti před nelineárním členem nastavovacího bloku B a za ním, t. j. po dosažení meze stability se ukončí nastavování zesílení v příslušném parametrickém bloku Aj až A_n. Po odpojení nastavovacího bloku B z propojovací svorkovnice E se totiž j automaticky sníží zesílení v tomto kanálu na i polovinu původní hodnoty, která zajišťuje maximální rezervu ve stabilitě. Popsaným způsobem se postupuje stejně v dalším, frekvenčněyychlejším kanálu, atd. Celý popsaný cyklus se opakuje minimálně ještě jednou pro dostatečně přesné i nastavení. Zmíněný postup vyžaduje ovšem přesné | definování polarity ve zpětné vazbě v jednotlivých složkách stavu.

   VYNÁLEZU odpovídající vstupní svorky (bj až b_n) propojovací ! svorkovnice (E) pro připojení nastavovacíhobloku (B), jejíž výstupní svorky (c_x až c_n) jsou spojeny s příslušnými zpětnovazebními vstupy (d_x až d_n) stavového regulátoru (C), na jehož Výstup je připojen řídicí vstup (g) regulovaného bloku (D).