CS257469B1

CS257469B1 - Control System with Status Structure

Info

Publication number: CS257469B1
Application number: CS862798A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Zborny
Original assignee: Ladislav Zborny
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS279886A1

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.The aim of the system is to control, for example, an electric drive, using a state structure. This is achieved by connecting in parallel -; of controllers with a structure derived from state space theory. Each regulator contains an integrating element connected via a non-contact switch to the corresponding regulation deviation. Feedback from the state variables is subtracted from its output, and the output of the controller is connected to the controlled system via a second non-contact switch. The logic element controls both pairs of switches so that only one controller acts on the controlled system. When switching control from one controller to another, the logic element enters the calculated initial value to the relevant integrator. It is advantageous to implement the mentioned structural scheme numerically, because a reduction in the sampling time is achieved.

Description

257469257469

Vynález rieši riadiaci systém so stavovou štruktúrou, ktorého regulátory majú štruktú-ru vyplývajúcu z teorie stavového priestoru a sú zapojené paralelné.The present invention is directed to a control system having a state structure whose regulators have a structure resulting from the state space theory and are connected in parallel.

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.So far known Structural schemes for the control of systems have controllers in series or parallel. The status structure was used only for serial connection. A common feature of these schemes is the simultaneous operation of all regulators, and the effect of the system is determined by a constraint or logical member. Since the fast transient events of the controlled system are predominantly limited by some state variables, it is not useful to determine the output signals of those controllers that are not currently acting on the controlled system. The disadvantage is particularly pronounced in digital control systems because it extends sample time.

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.The aforementioned drawbacks are eliminated by a control system with a state-of-the-art structure, the principle of which is that at least two controllers, a first controller and a second controller, are connected in parallel. In the first controller, a first contactless switch is connected between the output of the first differential member and the input of the first integrator, and a second contactless switch is connected between the output of the first indicator and the control input of the controlled system.

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.Similarly, in the second controller, a third contactless switch is connected between the output of the second differential member and the input of the second integrator, and a fourth contactless switch is connected between the output of the second summator and the control system of the controlled system. First, switching input of the first, respectively. the second switching input of the second non-contact switch is connected to the first switching output of the logic member, the second switching output of which is connected to the third or third switching switch. the fourth switching input of the third resp. the fourth switch. First, respectively. the second priority input of the first, respectively. second integrator is connected to the first output resp. the second logical member output.

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-The first scan output of the controlled system is connected to the second input of the first summator, the second input of the first difference member, and the first input of the logic member. The second sensing output system is connected to the third input of the first summator, the second input of the second summator, the second input of the second difference member, and the second input of the logic member. The input logging member is connected to the output of the input member and to the first input of the first differential member, the output of which is connected to the input of the first contactless switch is connected to the sign member to the first input of the second differential member.

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.By parallel connection of the regulators with a state structure and their switching by a logical element and contactless switches according to a predetermined control deviation of the state variable, the parallel regulator, which does not operate at the given time, is excluded from the operation. The aforementioned higher effect is particularly pronounced in the numerical realization of the essence of the invention. By always working only one of the parallel controllers, the sampling time is shortened. Time savings increase with multiple parallel controllers needed to limit individual status variables.

Na priloženom výkrese je na obrázku příklad konkrétného zapojenia riadiaceho systémuso stavovou štruktúrou podlá vynálezu s dvomi paralelnými regulátormi.In the accompanying drawing, there is shown in the drawing an example of a particular system control system according to the invention with two parallel controllers.

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 £.The input member 11 is connected to the first of the inputs of the first differential member 10 of the first controller 100 and to the input 43 of the logic member. Its first entry 41, respectively. the second outlet 42 is connected to the first sensing output 31, respectively. a second sensing output 32 of the control system 13, whose control input 33 is connected to the output of the second contactless switch 12 and also to the output of the fourth contactless switch 22. The input of the second contactless switch 12 and 12, respectively. the fourth contactless switch 22 is coupled to the output of the first damper 14 by one of the inputs connected to the output of the first integrator 13, respectively. with the output of the second summator 24 by one of the inputs connected to the output of the second integrator 23 and the second of the inputs together with the second of the inputs of the second differential member 20 and the second of the input first summator 14 connected to the second sensing output 32 of the controlled system 2. the inputs of the first encoder 14 and the second of the input first sub-member 10. 3 257469 The output of the first difference member 10 and 10, respectively. of the second differential member 20, the first contactless switch 11 is connected to the input of the first integrator 13, respectively via the third contactless switch 21 to the input of the second integrator 23, whose second priority input 27 is connected to the second output 47, while the first priority input 27 is connected. the input 17 of the first integrator 13 is connected to the first output 44 of the logic member.

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.Its first switching output 45 is connected to a first switching input 15 and a second switching input 64 while the second switching output 46 is connected to a third switching input 25 and a fourth switching input 26. Between the output of the first differential member 10 and the first input of the second differential member 20 is a sign member 2 connected.

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 £.The input member 6 determines the desired value of the output state variable. In the first differential 10, a signal of the actual value of the output state quantity from the first output 31 of the controlled system 3 is subtracted therefrom. The control deviation from the output of the first differential element 10 is connected by a first contactless switch 11 switched by a first switching input 15 with a signal from the first switching output 45 of the logic member as required. To the input of the first integrator. This has an initial condition set on the first priority input 17 of the first output 44 of the logical member.

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 £.The signal from the first integrator 13 and the sleep signals from the first and second signals, respectively. of the second sensor output 31, respectively. 32 of the controlled system 8 are connected to the first summit 4. Despite the second non-contact switch 12, which is the second switching input 16 controlled from the same first switching output 45 as the first contactless switch 11, the output signal from the first accumulator 14 in the control variable is connected to the control input 33 of the system.

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 £.The second controller 200, connected in parallel, has an input signal given by the sign of the regulating deviation at the output of the first differential member. The sign member 2 generates it as a maximum permissible value of the second state variable and delivers it to the first input of the second partition member 20 to whose second input the true value signal of the second state variable is connected from the second sensing output 32 of the controlled system. The control deviation from the output of the second differential member 20 is connected as necessary to the input of the second integrator 23 by a third contactless switch 21 switched by the third switching input 25 simultaneously with the fourth contactless switch 22 controlled by the fourth switching input 26, while simultaneously switching the two on the second switch exit 46 of logical member £.

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.The initial condition of the second integrator 23 via the second priority input 27 enters the logic element by the second output 4 7. The output signal of the second integrator 23 enters the other input, and the second signal of the second status output 32 enters the second input of the second summer 28. Its output signal, as a control variable, is connected via a fourth contactless switch 22, as needed, to the control output 33 of the controlled system. If desired, the scheme was supplemented by additional parallel controllers with a structured second controller.

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.Parallel state control has been developed for current control, speed control and positioning electric drives. It is particularly suitable for drives with high dynamics requirements, in which it is permissible to exceed the state variables. The general nature of the structural scheme also permits the use of other systems with the above-mentioned management requirements.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A control system with a state structure in which there are at least two differential members, integrators, summers and twice the number of contactless switches, characterized in that the first controller (100) and the second controller (200) are connected in parallel so that a differential member (10) and an input of the first integrator (13) with a first priority input (17) connected to the first output (44) of the logic member (4), and between the output of the second differential member (20) and the input of the second integrator (23) with a second priority input (27) connected to a second output (47) of the same logic member (4), a first contactless switch (11) is connected with a first switching input (15) connected to the first switching output (45), or a third contactless switch (21) with a third switching input (25) connected to the second switching output (46) of the logic member (4), while connected between the output of the first sump (14) by its first input With the output of the first integrator (13) and the control input (33) of the controlled system (3), a second contactless switch (12) is connected with a second switching input (16) connected to the first switching output (45), and 24) by its first input coupled to the output of the second integrator (23) and the control input (33) of the controlled system (3), the fourth contactless switch (22) is connected with the fourth switching input (26) connected to the second switching output (46) of the logic (4), wherein its first input (41) or its second input (42) is connected to a first sensing output (31) of the controlled system (3) together with a second input of the first summator (14) and a second input of the first differential member (10) a first controller (100), or a second sensing output (32) of the controlled system (3), together with a second input of the second summer (24), a second input of the second differential member (20) of the second controller (200) and a third input m of the first summator (14), while the input input (43) of the logic member (4) is connected to the output of the input member (1) connected to the first input of the first differential member (10) between ), the sign member (2) of the second controller (200) is connected, wherein the individual members of the control system are realized by analog components or a microcomputer.