CS229987B1

CS229987B1 - digital controller with variable structure

Info

Publication number: CS229987B1
Application number: CS779782A
Authority: CS
Inventors: Mikulas Huba
Original assignee: Mikulas Huba
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1984-07-16

Abstract

Vynález patři do odboru elektrotechniky a rieši zapojenie číslioového regulátora 8 přemenlivou štruktúrou pre číslicovo optimálně riadenie eúetav 2. rádu a kvázioptimálně riadenie eúetav vyššíoh rádov. Jeho podstata je v tom, že rozhodovací blok je připojený na lineárny riadiaoi blok, oez overovaoi blok na upravovači blok, pričom druhý výstup rozhodovacieho bloku je připojeny cez nelineárny riadiaci blok na vstup overovaoieho bloku, ktorého druhý výstup je spojený s výetupom upravovaoieho bloku. Vynález je znázorněný na priloženom výkrese na obr. 1.The invention belongs to the field of electrical engineering and solves the connection of a digital controller 8 with a variable structure for numerically optimal control of 2nd order accounts and quasi-optimal control of higher order accounts. Its essence is that the decision block is connected to a linear control block, through the verification block to the adjustment block, while the second output of the decision block is connected through a nonlinear control block to the input of the verification block, the second output of which is connected to the output of the adjustment block. The invention is illustrated in the attached drawing in Fig. 1.

Description

229 987229 987

Vynález sa týká Číslicového regulátora s premenlivouštruktúrou pre číslicové časovo optimálně riadenie sústav 2«,rádu a kvázioptimálne riadenie sústav vyšších rádov s obme-dzenou hodnotou akčnej veličiny o Z xBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital controller with variable structure for digital time control of the 2 ', order and quasioptimal control of higher order systems with a limited value of the " Z "

Doteraz známe číslicové regulátory typu P, PI - PS, PD,PID - PSD, majú sice přednost v jednoduchosti realizácie, no z z doteraz nie sú známe pře prax vhodné metody nastavenia ich% parametrov, zaisťujúce požadovaná kvalitu regulačných proce-sov i v případe obmedzenia hodnoty akčnej veličiny» Tento nedostatok možno vo všeobecnosti odstrániť použitím reguláto-rov s premenlivou štruktúrou. Doteraz známe regulátory toho-to typu obsahujú nelinearny riadiaci blok navrhnutý podTaprincipu maxima, ktorý zabezpečuje, že při vačších odchýl-kach od požadovaného stavu nadobúda akčná veličina len medz-né hodnoty. Uvedený spdsob riadenia má sice opodstatnenie vprípadoch riadenia sústav so silné premenlivými parametrami,no v opačnom případe neumožňuje ďalšiu optimalizáciu přecho-dových dejov.So far known P, PI - PS, PD, PID - PSD type digital controllers have the advantage of simplicity of implementation, but the methods of setting their% parameters to ensure the required quality of the control procedures, even if limited the value of the action variable »This deficiency can generally be eliminated by the use of variable structure regulators. So far known controllers of this type contain a nonlinear control block designed under the principle of maximum, which ensures that, with larger deviations from the desired state, the action variable only acquires limit values. Although this control mode is justified in cases of system control with strong variable parameters, it does not allow further optimization of transition events.

Uvedený nedostatok odstraňuje regulátor s premenlivouThis deficiency removes the variable controller

Z štruktúrou pre číslicové časovo optimálně riadenie sústav 2. Z ' Z Z * / radu a kvázioptimálne riadenie sústav vyšších radov s obme-dzenou hodnotou akčnej veličiny a potlačením vplyvu fázovéhoposuvu vzorkovača na kvalitu regulačných procesov podTa vynálezu, ktorého podstata je v tom, že prvý výstup rozhodovacie 229 987 - 2 - ho bloku je připojený na vstup lineárneho riadiaceho bloku,kterého výstup je připojený na výstup nelineárneho riadia-ceho bloku a na vstup overovacieho bloku, kterého prvý výs-tup je připojený na vstup upravovacieho bloku a ktorého dru-hý výstup je spojený s výstupem upravovacieho bloku, ^alej jedruhý výstup rozhodovacieho bloku spojený so V3tupom neline-árneho riadiaceho bloku, ^ri syntéze regulátora sa vychádza z principu, že privačsích odchylkách od požadovaného stavu nelinearny riadiaciblok najskor zaistí dosiahnutie optimálněj přepínačej křiv-ky, po ktorej sa zastupujúci bod pohybuje až do okolia poža-dovaného stavu, kde je činnost regulátora obdobná Činnostčíslicového PD-regulátora realizovaného lineárnym riadiacímblokem. Přednostou použitia takéhoto typu regulátora je hlav-ně zmenšenie závislosti kvality regulačných pročesav na fá-ze okamihov vzorkovania, prejavujúce sa menším'poČtom zmienhodnoty akčněj veličiny, energeticky menej náročnějšími pře-chodovými dejmi a pokojnějším dobehom do požadovaného stavu.From the structure for digital time-optimized control of the systems 2. From the ZZ * / series and the quasi-optimal control of higher-order systems with a limited value of the action variable and suppressing the effect of the sampler phase shift on the quality of the control processes of the invention, the principle of which is that the first output the decision block 229 987 - 2 - block is connected to the input of the linear control block, the output of which is connected to the output of the non - linear control block and to the input of the verification block whose first output is connected to the input of the edit block and whose second output is coupled to the output of the conditioning block, but the second output of the decision block connected to the V3 of the non-linear control block is based on the principle that the closest deviations from the desired state of the nonlinear control block will first ensure that the optimum switch of the curve is reached after which the replacing point moves up to the surroundings of the required state, where the operation of the controller is similar to the operation of the digital PD controller implemented by the linear control block. The advantage of using such a type of regulator is mainly to reduce the quality dependence of the regulatory combos to the sampling moment phase, resulting in fewer changes in the value of the actuating quantity, less energy-intensive transitions and a more peaceful finish to the desired state.

Na priloženom výkrese na obr. 1 je znázorněná celkováschéma zapojenia číslicového regulátora s premenlivou struk-túrou. Na obr. 2 je niekoTko priebehov akčněj veličiny, zís-kaných pre rožne hodnoty fázového posuvu okamihov vzorkovaniavoči okamihu vzniku poruchy. V schéme zapojenia na obr, 1 je prvý výstup rozhodovacie-ho bloku 1 připojený na vstup lineárneho riadiaceho bloku 2,ktorého výstup je připojený na výstup nelineárneho riadiacehobloku 2 a na vstup overovacieho bloku £, ktorého prvý výstupje připojený na vstup upravovacieho bloku 2 a ktorého druhývýstup je spojený s výstupem upravovacieho bloku 2· Dalej druhývýstup rozhodovacieho bloku 1 je připojený na vstup nelineár-neho riadiaceho bloku 2·In the accompanying drawing, FIG. 1 shows the overall circuit diagram of a variable-frequency digital controller. FIG. 2 shows several courses of action quantity obtained for the bias values of the phase shift of the sampling time at the time of the failure. In the circuit diagram of FIG. 1, the first output of the decision block 1 is connected to the input of the linear control block 2, the output of which is connected to the output of the non-linear control block 2 and to the input of the verification block 8 whose first output is connected to the input of the processing block 2 and of which the second output is connected to the output of the processing block 2 · The second output of the decision block 1 is connected to the input of the non-linear control block 2 ·

Lineárny algoritmus riadenia je realizovaný podlá rovnice y » KR (e* 4 aR«e) lineárnym riadiacím blokem 2,« V nasledovnom overovacom bloku £ 229 9B7 sa zisťuje , či vypočítaná hodnota akčně j veličiny vyhovujezadaným obmedzením Y (-1) < y < Y(l) a v príp de , že vypočítaná hodnota akčnej veličiny dané ob-medzenia překračuje, upraví sa jej hodnota upravovacím blokem£ na velkost daného obmedzenia priradením podlá rovnice y w Y(sign y) ·The linear control algorithm is realized according to the equation y »KR (e * 4 aR« e) by the linear control block 2, «In the following verification block £ 229 9B7 it is determined whether the calculated value of the action variable satisfies the constraints Y (-1) <y < Y (l) and v that if the calculated value of the action variable exceeds the limit, its value is adjusted by the adjustment block £ to the size of the constraint by assigning it according to the equation yw Y (sign y) ·

Rovnake sa ověřuje a připadne i upravuje velkost akčněj veliči-ny vypočítaná v nelineárnem riadiacom bloku, ktorého úlohou jedopravit zastupujúci bod na optimálnu prepínaciu křivku® V případe ryú zoastatickej sústavy II. rádu možno opísatčinnost tohoto bloku napr® rovnicou e* Wnfl/ 1 J 2e + Te* + _AiU - Y(Q)U--_ kde Q - - sign (e) K je zosilnenie sústavy a T je perioda vzorkovania® 9Equally, the magnitude of the action variable calculated in a non-linear control block is verified and eventually adjusted to correct the point on the optimum switching curve. In case of a zoastatic system II. of this block can be described by e * Wnfl / 1 J 2e + Te * + _AiU - Y (Q) U --_ where Q - - sign (e) K is system amplification and T is the sampling period® 9

Realizáciu změny štruktúry v bloku 1 možno vtedy zaistiť testo-váním nerovnosti -e»· sign e > oThe realization of the change of the structure in block 1 can be ensured by testing the inequality at that time.

Pri známých parametrech riadeného systému možno parametrelineárneho a nelineárneho algoritmu riadenia i hranice ich čin-nosti určit analyticky i u čalších sústav. U sústav s kompliko-vanějším opisom trajektorií a přepínacích kriviek, připadne pripremenlivých parametrech sústavy sa výhodnějším javí použitieadaptívnych regulátorov®With the known parameters of the controlled system, the parametric and nonlinear control algorithms as well as the limits of their operation can be determined analytically even in other systems. In systems with a more complicated description of trajectories and switching curves, or alternatively system parameters, the use of adaptive controllers appears more advantageous.

Uvedený regulátor s premenlivou strukturou možno využit preriadenie širokej triedy lineárnych i nelineárnych sústav 2. ivyšších rádov za dosahovania vysokej kvality regulacných proce-sov. Na jeho realizáciu možno využit univerzálny riadiaci počí- 229 987 tač, mikropočítač, alebo ho navrhnúť ako jednoúčelový obvod·This variable-structure controller can be used to reassign a wide class of linear and non-linear systems of the second order to achieve high quality control processes. For its realization it is possible to use universal control computer 229 987 tac, microcomputer or to design it as a dedicated circuit ·

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

229 987

Digital controller with variable structure for digital time optimal control of order systems ₀ and quasi-optimal control of higher order systems with limited action value and suppressing the influence of the phase shift of the sampler on the quality of control processes, characterized in that the first decision block output is connected to the input of a linear control block (2), the output of which is connected to the output of the non-linear control block (3) and the input of the verification block (4), the first output of which is connected to the input of the conditioning block (5) block (5), the second decision block output (1) being connected to the input of the non-linear control block (j) ·