CS257469B1 - Riadiaci systém so stavovou Strukturou - Google Patents

Abstract

Očelom systému je riadenie, například elektrického pohonu, s použitím stavovej štruktúřy. Dosiahne sa to paralelným zápoje-; ním regulátorov so strukturou odvodenou z teorie stavového priestoru. Každý regulátor obsahuje integračný člen připojený cez bezkontaktový spínač na príslušnú regulačnú odchýlku. Od jeho výstupu sa odčítajú spatné vazby od stavových veličin a výstup regulátora sa připojuje cez druhý bezkontaktový spínač k riadenému systému. Logický člen ovládá obidve dvojice spínačov tak, aby na riadený systém pósobil vždy len jeden regulátor. Pri přepnutí riadenia z jedného regulátora na druhý regulátor logický člen zadáva příslušnému integrátoru vypočítané počiatočnú hodnotu. Výhodná je realizácia uvedenej štruktúrnej schémy číslicovým sposobom, pretoze sa dosiahne skrátenie doby vzorkovania.

Description

257469

Vynález rieši riadiaci systém so stavovou štruktúrou, ktorého regulátory majú štruktú-ru vyplývajúcu z teorie stavového priestoru a sú zapojené paralelné.

Doteraz známe Strukturálně schémy pre riadenie systémov majú regulátory radené sério-vo alebo paralelné. Stavová štruktúra bola zatial použitá len pre sériové zapojenie. Spoloč-ným znakom týohto schém je súčasná činnost všetkých regulátorov, pričom o ich účinku nariadený systém rozhoduje obmedzovací alebo logický člen. Kedže rýchle přechodné deje ria-deného systému prebiehajú prevážne na obmedzení niektorých stavových veličin, je neúčelnéurčovat výstupné signály tých regulátorov, ktoré na riadený systém právě nepůsobia. Tátonevýhoda je osobitne výrazná pri číslicových riadiacich systémoch, pretože predlžuje vzor-kovací čas.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje riadiaci systém so stavovou štruktúrou podlávynálezu, ktorého podstata je v tom, že minimálně dva regulátory, prvý regulátor a druhýregulátor, sú zapojené paralelné. V prvom regulátore je medzi výstup prvého rozdielovéhočlena a vstup prvého integrátora zapojený prvý bezkontaktový spínač a medzi výstup prvéhosumátora a riadiaci vstup riadeného systému je zapojený druhý bezkontaktový spínač.

Podobné, v druhom regulátore je medzi výstup druhého rozdielového člena a vstup druhéhointegrátora zapojený třetí bezkontaktový spínač a medzi výstup druhého sumátora a riadiacivstup riadeného systému je zapojený štvrtý bezkontaktový spínač. Prvý., spínací vstup prvého,resp. druhý spínací vstup druhého bezkontaktového spínača sú připojené na prvý spínacívýstup logického člena, ktorého druhý spínací výstup je připojený na třetí, resp. štvrtýspínací vstup tretieho, resp. štvrtého spínača. Prvý, resp. druhý prioritný vstup prvého,resp. druhého integrátora, je připojený na prvý výstup resp. druhý výstup logického člena.

Prvý snímací výstup riadeného systému je připojený na druhý vstup prvého sumátora,druhý vstup prvého rozdielového člena a na prvý vstup logického člena. Druhý snímací výstupriadeného systému je připojený na třetí vstup prvého sumátora, druhý vstup druhého sumátora,druhý vstup druhého rozdielového člena a na druhý vstup logického člena. Zadávací vstuplogického člena je připojený na výstup zadávacieho člena a na prvý vstup prvého rozdielové-ho člena, ktorého výstup spojený so vstupom prvého bezkontaktného spínača je připojenýcez znamienkový člen na prvý vstup druhého rozdielového člena-

Paralelným zapojením regulátorov šo stavovou štruktúrou a ich přepínáním logickýmčlenom a bezkontaktovými spinačmi podlá vopred zadanej regulačnej odchýlky stavovej veliči-ny sa vylúči z činnosti ten paralelný regulátor, ktorý na riadený systém nemá v danomokamihu působit. Dvedený vyšší účinok sa prejaví výrazné najma pri číslicovej realizáciipodstaty vynálezu. Tým, že vždy pracuje iba jeden z paralelných regulátorov dosiahne saskrátenie doby vzorkovania. Ospora času narastá pri viacerých paralelných regulátorochpotřebných pre obmedzenie jednotlivých stavových veličin.

Na priloženom výkrese je na obrázku příklad konkrétného zapojenia riadiaceho systémuso stavovou štruktúrou podlá vynálezu s dvomi paralelnými regulátormi.

Zadávací člen !_ je připojený na prvý zo vstupov prvého rozdielového člena 10 prvéhoregulátora 100 a na zadávací vstup 43 logického člena j4. Jeho prvý vstup 41, resp. druhývstup 42 je spojený s prvým snímacím výstupom 31, resp. druhým snímacím výstupom 32 riade-ného systému J3, ktorého riadiaci vstup 33 je připojený na výstup druhého bezkontaktovéhospínača 12 a tiež na výstup štvrtého bezkontaktového spínača 22. Vstup druhého bezkontakto-vého spínača 12, resp. štvrtého bezkontaktového spínača 22 je spojený s výstupom prvéhosumátora 14 jedným zo vstupov připojeným na výstup prvého integrátora 13, resp. s výstupomdruhého sumátora 24 jedným zo vstupov připojeným na výstup druhého integrátora 23 a druhýmzo vstupov spolu s druhým zo vstupov druhého rozdielového člena 20 a druhým zo vstupovprvého sumátora 14 připojeným na druhý snímací výstup 32 riadeného systému 2· Jeho prvýsnímací výstup 31 je spojený s třetím zo vstupov prvého sumátora 14 a druhým zo vstupovprvého.'rozdielového člena 10. 3 257469 Výstup prvého rozdielového člena 10, resp. druhého rozdielového člena 20, je připojenýcez prvý bezkontaktový spínač 11 na vstup prvého integrátora 13, resp, cez třetí bezkontak-tový spínač 21 na vstup druhého integrátora 23, ktorého druhý prioritný vstup 27 je připo-jený na druhý výstup 47, zatial čo prvý prioritný vstup 17 prvého integrátora 13 je připo-jený na prvý výstup 44 logického člena £.

Jeho prvý spínací výstup 45 je spojený s prvým spínacím vstupom 15 a s druhým spínacímvstupom £6, kým druhý spínací výstup 46 je připojený na třetí spínací vstup 25 a čtvrtý spí-nací vstup 26. Medzi výstup prvého.rozdielového člena 10 a prvý vstup druhého rozdielovéhočlena 20 je zapojený znamienkový člen 2.

Zadávací člen £ určuje žiadanú hodnotu výstupnej stavovej veličiny. V prvom rozdielovomčlene 10 sa od nej odčítá signál skutočnej hodnoty výstupnej stavovej veličiny z prvéhosnímacieho výstupu 31 riadeného systému 3. Regulačná odchýlka z výstupu prvého rozdielovéhočlena 10 sa podlá potřeby připojí pomocou prvého bezkontaktového spínača 11 spínaného prvýmspínacím vstupom 15 signálom z prvého spínacieho výstupu 45 logického člena £ na vstup pr-vého integrátora £3. Tento má počiatočnú podmienku nastavená na prvom prioritnom vstupe17 z prvého výstupu 44 logického člena £.

Signál z prvého integrátora 13 a spátnovázobné signály z prvého, resp. druhého snímaciehovýstupu 31, resp. 32, riadeného systému £, sú připojené na prvý sumátor £4. Cez druhýbezkontaktový spínač 12, ktorý je druhým spínacím vstupom 16 ovládaný z toho istého prvéhospínacieho výstupu 45 logického člena £ ako prvý bezkontaktový spínač 1 í, sa výstupnýsignál z prvého sumátora 14 vo funkcii riadiacej veličiny pripája na riadiaci vstup 33riadeného systému £.

Druhý regulátor 200, zapojený paralelné, má vstupný signál daný znamienkom regulačnějodchýlky na výstupe prvého rozdielového člena £0.' Generuje ho znamienkový člen 2 ako maxi-málně přípustná hodnotu druhéj stavovej veličiny a dodává ho na prvý vstup druhého rozdie-lového člena 20, na ktorého druhý vstup je připojený signál skutočnej hodnoty druhej sta-vovej veličiny z druhého snímacieho výstupu 32 riadeného systému £. Regulačná odchýlka z vý-stupu druhého rozdielového člena 20, se pripája podlá potřeby na vstup druhého integrátora23 pomocou tretieho bezkontaktového spínača 21 spínaného pomocou tretieho spínacieho vstupu25 súčasne so čtvrtým bezkontaktovým spínačom 22 ovládaným čtvrtým spínacím vstupom 26,pričom súčasné spínanie obidvoch obstarává signál na druhom spínačom výstupe 46 logickéhočlena £.

Počiatočnú podmienku druhého integrátora 23 cez druhý prioritný vstup 27 zadáva logickýčlen £ pomocou druhého výstupu 4 7. Výstupný signál druhého integrátora 23 vstupuje naprvý vstup, spátnovazobný signál druhej stavovej veličiny z druhého snímacieho výstupu 32vstupuje na druhý vstup druhého sumátora 2£. Jeho výstupný signál vo funkcii riadiacejveličiny, sa cez čtvrtý bezkontaktový spínač 22 pripája podlá potřeby opat na riadiacivstup 33 riadeného systému £. V případe potřeby móže sa schéma doplnil o dalšie paralelné regulátory so štruktúrouobdobnou druhému regulátoru.

Paralelné stavové riadenie bolo vyvinuté pre reguláciu prúdu, rýchlosti a polohyelektrických pohonov. Je vhodné najma pre pohony s vysokými nárokmi na dynamiku, v ktorýchnie je přípustný prekmit stavových veličin. Všeobecný charakter strukturálněj schémy umožňujepoužitie aj pre iné systémy s vyššie uvedenými požiadavkami na riadenie.

Claims (1)

1. 257469 4 PREDMET VYNALEZU Riadiaci systém so stavovou, štruktúrou, v ktorom sú minimálně po dva rozdielové členy,integrátory, sumátory a dvojnásobný počet bezkontaktových spínačov, vyznačený tým, žeprvý regulátor (100) a druhý regulátor (200) , sú zapojené paralelné tak, že medzi výstupprvého rozdielového člena (10) a vstup prvého' integrátora (13) s prvým prioritným vstupom(17) připojeným na prvý výstup (44) logického člena' (4), a medzi výstup druhého rozdielovéhočlena (20) a vstup druhého integrátora (23) s druhým prioritným vstupom (27) připojenýmna druhý výstup (47) toho istého logického člena (4), je připojený prvý bezkontaktový spí-nač (11) s prvým spínacím vstupom (15) připojeným na prvý spínací výstup (45), nebo třetíbezkontaktový spínač (21) s třetím spínacím vstupom (25) připojeným na druhý spínací výstup(46) logického člena (4), zatial čo medzi výstup prvého sumátora (14) svojím prvým vstupomspojeného s výstupom prvého integrátora (13) a riadiaci vstup (33) riadeného systému (3),je zapojený druhý bezkontaktový spínač (12) s druhým spínacím vstupom (16) připojenýmna prvý spínací výstup (45), a medzi výstup druhého sumátora (24) svojím prvým vstupomspojeného s výstupom druhého integrátora (23) a riadiaci vstup (33) riadeného systému (3),je zapojený štvrtý bezkontaktový spínač (22) so čtvrtým spínacím vstupom (26) připojenýmna druhý spínací výstup (46) logického člena (4), pričom na jeho prvý vstup (41), nebona jeho druhý vstup (42), je připojený prvý snímací výstup (31) riadeného systému (3) spolus druhým vstupom prvého sumátora (14) a druhým vstupom prvého rozdielového člena (10) prvéhoregulátora (100), nebo druhý snímací výstup (32) riadeného systému (3), spolu s druhýmvstupom druhého sumátora (24), druhým vstupom druhého rozdielového člena (20) druhéhoregulátora (200) a třetím vstupom prvého sumátora (14), zatial čo zadávací vstup (43) lo-gického člena (4) je spojený s výstupom zadávacieho člena (1) připojeného na prvý vstupprvého rozdielového člena (10), medzi ktorého výstup a prvý vstup druhého rozdielovéhočlena (20) je připojený znamienkový člen (2) druhého regulátora (200), pričom jednotlivéčleny riadiaceho systému sú realizované analogovými súčiastkami alebo mikropočítačom. 1 výkres