CS257469B1

CS257469B1 - Control system with stage 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 eye of the system is control, for example electric drive, using status structurers. This is achieved by a parallel canopy; controllers with a structure derived from theory status space. Each controller contains integration member connected via contactless switch to the appropriate control deviation. From its output are subtracted bad links from and the controller output is connected via a second contactless switch to the controlled system. The logical member controls both a pair of switches to the controlled system only one regulator has always acted. When switching control from one controller to another the logic member enters the respective integrator calculated initial value. Advantageous is the implementation of said structural scheme digital way, because it is achieved shortening the sampling time.

Description

Vynález rieši riadiaci systém so stavovou štruktúrou, ktorého regulátory majú štruktúru vyplývajúcu z teorie stavového priestoru a sú zapojené paralelné.The invention solves a control system with a state structure, whose controllers have a structure resulting from the state space theory and are connected in parallel.

Doteraz známe Strukturálně schémy pre riadenie systémov majú regulátory radené sériovo alebo paralelné. Stavová štruktúra bola zatial použitá len pre sériové zapojenie. SpoloČným znakom týohto schém je súčasná činnost všetkých regulátorov, pričom o ich účinku na riadený systém rozhoduje obmedzovací alebo logický člen. Kedže rýchle přechodné deje riadeného systému prebiehajú prevážne na obmedzení niektorých stavových veličin, je neúčelné určovat výstupné signály tých regulátorov, ktoré na riadený systém právě nepůsobia. Táto nevýhoda je osobitne výrazná pri číslicových riadiacich systémoch, pretože predlžuje vzorkovací čas.[0004] Structural systems for the control of systems have hitherto been arranged in series or in parallel. The status structure has so far been used for serial connection only. A common feature of these schemes is the simultaneous operation of all controllers, and their effect on the controlled system is decided by a limiting or logic element. Since the fast transient events of the controlled system are predominantly limited to some state variables, it is ineffective to determine the output signals of those controllers that are not currently acting on the controlled system. This disadvantage is particularly pronounced in digital control systems because it increases the sampling time.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje riadiaci systém so stavovou štruktúrou podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že minimálně dva regulátory, prvý regulátor a druhý regulátor, sú zapojené paralelné. V prvom regulátore je medzi výstup prvého rozdielového člena a vstup prvého integrátora zapojený prvý bezkontaktový spínač a medzi výstup prvého sumátora a riadiaci vstup riadeného systému je zapojený druhý bezkontaktový spínač.The aforementioned drawbacks are overcome by a state-of-the-art control system according to the invention, the principle being that at least two controllers, the first controller and the 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 sumper and the control input of the controlled system.

Podobné, v druhom regulátore je medzi výstup druhého rozdielového člena a vstup druhého integrátora zapojený třetí bezkontaktový spínač a medzi výstup druhého sumátora a riadiaci vstup riadeného systému je zapojený štvrtý bezkontaktový spínač. Prvý., spínací vstup prvého, resp. druhý spínací vstup druhého bezkontaktového spínača sú připojené na prvý spínací výstup logického člena, ktorého druhý spínací výstup je připojený na třetí, resp. štvrtý spínací 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 sumper and the control input of the controlled system. First, switching input of first, resp. the second switching input of the second proximity switch is connected to the first switching output of the logic member, the second switching output of which is connected to the third and the second switching outputs respectively; the fourth switching input of the third, respectively. the fourth switch. First, respectively. second priority input of the first, respectively. second integrator, is connected to the first output respectively. the second output of the logic member.

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 výstup riadeného systému je připojený na třetí vstup prvého sumátora, druhý vstup druhého sumátora, druhý vstup druhého rozdielového člena a na druhý vstup logického člena. Zadávací vstup logického člena je připojený na výstup zadávacieho člena a na prvý vstup prvého rozdielového člena, ktorého výstup spojený so vstupom prvého bezkontaktného spínača je připojený cez znamienkový člen na prvý vstup druhého rozdielového členaParalelným zapojením regulátorov šo stavovou štruktúrou a ich přepínáním logickým členom a bezkontaktovými spínačmi podlá vopred zadanej regulačnej odchýlky stavovej veličiny sa vylúči z činnosti ten paralelný regulátor, ktorý na riadený systém nemá v danom okamihu působit. Uvedený vyšší účinok sa prejaví výrazné najma pri číslicovej realizácii podstaty vynálezu. Tým, že vždy pracuje iba jeden z paralelných regulátorov dosiahne sa skrátenie doby vzorkovania. Ospora času narastá pri viacerých paralelných regulátoroch potřebných pre obmedzenie jednotlivých stavových veličin.The first sensing output of the controlled system is connected to the second input of the first summator, the second input of the first differential member, and the first input of the logic member. The second sensing output of the controlled system is connected to the third input of the first sumper, the second input of the second sumper, the second input of the second differential member, and the second input of the logic member. The input of the logic 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 connected via the sign member to the first input of the second differential member. according to a predetermined control deviation of the state variable, the parallel controller, which is not to be influenced on the controlled system at a given moment, is excluded from operation. This higher effect is particularly pronounced in the digital implementation of the invention. By always operating only one of the parallel controllers, the sampling time is shortened. The time saving increases with several parallel controllers needed to limit individual state variables.

Na priloženom výkrese je na obrázku příklad konkrétného zapojenia riadiaceho systému so stavovou štruktúrou podlá vynálezu s dvomi paralelnými regulátormi.The attached drawing shows an example of a particular wiring of a control system with a state structure according to the invention with two parallel controllers.

Zadávací člen !_ je připojený na prvý zo vstupov prvého rozdielového člena 10 prvého regulátora 100 a na zadávací vstup 43 logického člena j4. Jeho prvý vstup 41, resp. druhý vstup 42 je spojený s prvým snímacím výstupom 31, resp. druhým snímacím výstupom 32 riadeného systému J3, ktorého riadiaci vstup 33 je připojený na výstup druhého bezkontaktového spínača 12 a tiež na výstup štvrtého bezkontaktového spínača 22. Vstup druhého bezkontaktového spínača 12, resp. štvrtého bezkontaktového spínača 22 je spojený s výstupom prvého sumátora 14 jedným zo vstupov připojeným na výstup prvého integrátora 13, resp. s výstupom druhého sumátora 24 jedným zo vstupov připojeným na výstup druhého integrátora 23 a druhým zo vstupov spolu s druhým zo vstupov druhého rozdielového člena 20 a druhým zo vstupov prvého sumátora 14 připojeným na druhý snímací výstup 32 riadeného systému 2· Jeho prvý snímací výstup 31 je spojený s třetím zo vstupov prvého sumátora 14 a druhým zo vstupov prvého.'rozdielového člena 10.The input member 10 is connected to the first of the inputs of the first differential member 10 of the first controller 100 and to the input input 43 of the logic member 14. His first entry 41, respectively. the second input 42 is connected to the first sensing output 31, respectively. the second sensing output 32 of the controlled system 13, the control input 33 of which 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 connected to the output of the first sump 14 by one of the inputs connected to the output of the first integrator 13, respectively. with the output of the second summer 24 by one of the inputs connected to the output of the second integrator 23 and the other of the inputs together with the second of the inputs of the second differential member 20 and the other of the inputs of the first summer 14 connected to the second readout 32 of the controlled system 2 connected to a third of the inputs of the first sumper 14 and a second of the inputs of the first member 10.

Výstup prvého rozdielového člena 10, resp. druhého rozdielového člena 20, je připojený cez prvý bezkontaktový spínač 11 na vstup prvého integrátora 13, resp, cez třetí bezkontaktový spínač 21 na vstup druhého integrátora 23, ktorého druhý prioritný vstup 27 je připojený na druhý výstup 47, zatial čo prvý prioritný vstup 17 prvého integrátora 13 je připojený na prvý výstup 44 logického člena £.The output of the first differential member 10, respectively. the second differential member 20 is connected via a first contactless switch 11 to the input of the first integrator 13, or via a third contactless switch 21 to the input of the second integrator 23, the second priority input 27 of which is connected to the second output 47, The integrator 13 is coupled to the first output 44 of the logic element 6.

Jeho prvý spínací výstup 45 je spojený s prvým spínacím vstupom 15 a s druhým spínacím vstupom £6, kým druhý spínací výstup 46 je připojený na třetí spínací vstup 25 a štvrtý spínací vstup 26. Medzi výstup prvého.rozdielového člena 10 a prvý vstup druhého rozdielového člena 20 je zapojený znamienkový člen 2.Its first switching output 45 is coupled to the first switching input 15 and the second switching input 46, while the second switching output 46 is connected to the third switching input 25 and the fourth switching input 26. Between the output of the first divider 10 and the first input of the second differential member 20, the sign member 2 is engaged.

Zadávací člen £ určuje žiadanú hodnotu výstupnej stavovej veličiny. V prvom rozdielovom člene 10 sa od nej odčítá signál skutočnej hodnoty výstupnej stavovej veličiny z prvého snímacieho výstupu 31 riadeného systému 3. Regulačná odchýlka z výstupu prvého rozdielového člena 10 sa podlá potřeby připojí pomocou prvého bezkontaktového spínača 11 spínaného prvým spínacím vstupom 15 signálom z prvého spínacieho výstupu 45 logického člena £ na vstup prvého integrátora £3. Tento má počiatočnú podmienku nastavená na prvom prioritnom vstupe 17 z prvého výstupu 44 logického člena £.The input member 6 determines the setpoint value of the output state variable. In the first differential member 10, the actual value of the output state variable is subtracted therefrom from the first sensing output 31 of the controlled system 3. The control deviation from the output of the first differential member 10 is connected as required by the first contactless switch 11 switched by the first switching input 15 output 45 of logic member £ to input of first integrator £ 3. This has an initial condition set at the first priority input 17 of the first output 44 of the logic member 6.

Signál z prvého integrátora 13 a spátnovázobné signály z prvého, resp. druhého snímacieho výstupu 31, resp. 32, riadeného systému £, sú připojené na prvý sumátor £4. Cez druhý bezkontaktový spínač 12, ktorý je druhým spínacím vstupom 16 ovládaný z toho istého prvého spínacieho výstupu 45 logického člena £ ako prvý bezkontaktový spínač 1 í, sa výstupný signál z prvého sumátora 14 vo funkcii riadiacej veličiny pripája na riadiaci vstup 33 riadeného systému £.The signal from the first integrator 13 and the feedback signals from the first and second integrators respectively, respectively. second sensing output 31, respectively. 32 of the controlled system 64 are connected to the first sumper 64. Via the second contactless switch 12, which is controlled by the second switching input 16 from the same first switching output 45 of the logic element 6 as the first contactless switch 11, the output signal from the first summator 14 in the control variable function is connected to the control input 33 of the controlled system 6.

Druhý regulátor 200, zapojený paralelné, má vstupný signál daný znamienkom regulačněj odchýlky na výstupe prvého rozdielového člena £0.' Generuje ho znamienkový člen 2 ako maximálně přípustná hodnotu 'druhéj stavovej veličiny a dodává ho na prvý vstup druhého rozdielového člena 20, na ktorého druhý vstup je připojený signál skutočnej hodnoty druhej stavovej veličiny z druhého snímacieho výstupu 32 riadeného systému £. Regulačná odchýlka z výstupu druhého rozdielového člena 20, se pripája podlá potřeby na vstup druhého integrátora 23 pomocou tretieho bezkontaktového spínača 21 spínaného pomocou tretieho spínacieho vstupu 25 súčasne so štvrtým bezkontaktovým spínačom 22 ovládaným štvrtým spínacím vstupom 26, pričom súčasne spínanie obidvoch obstarává signál na druhom spínačom výstupe 46 logického člena £.The second controller 200, connected in parallel, has an input signal given by the sign of the control deviation at the output of the first differential member 60. It is generated by the sign member 2 as the maximum allowable value of the second state variable and supplied to the first input of the second differential member 20, to which the second input is connected the actual value of the second state variable 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 needed to the input of the second integrator 23 by the 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, respectively. output 46 of logic member £.

Počiatočnú podmienku druhého integrátora 23 cez druhý prioritný vstup 27 zadáva logický člen £ pomocou druhého výstupu 4 7. Výstupný signál druhého integrátora 23 vstupuje na prvý vstup, spátnovázobný signál druhej stavovej veličiny z druhého snímacieho výstupu 32 vstupuje na druhý vstup druhého sumátora 2£. Jeho výstupný signál vo funkcii riadiacej veličiny, sa cez štvrtý bezkontaktový spínač 22 pripája podlá potřeby opat na riadiaci vstup 33 riadeného systému £.The initial condition of the second integrator 23 via the second priority input 27 is inputted by the logic element 6 via the second output 4 7. The output signal of the second integrator 23 enters the first input, the feedback signal of the second state variable from the second sensing output 32 enters the second input of the second summer 26. Its output signal as a control variable is connected via a fourth contactless switch 22 to the control input 33 of the controlled system 6 as required.

V případe potřeby móže sa schéma doplnit o dalšie paralelné regulátory so štruktúrou obdobnou druhému regulátoru.If necessary, the scheme can be supplemented with other parallel controllers with a structure similar to the other controller.

Paralelné stavové riadenie bolo vyvinuté pre reguláciu prúdu, rýchlosti a polohy elektrických pohonov. Je vhodné najmá pre pohony s vysokými nárokmi na dynamiku, v ktorých nie je přípustný prekmit stavových veličin. Všeobecný charakter strukturálněj schémy umožňuje použitie aj pre iné systémy s vyššie uvedenými požiadavkami na riadenie.Parallel state control has been developed to control current, speed and position of electric drives. It is suitable especially for drives with high dynamics demands, in which overshoot of state variables is not permitted. The general nature of the structural scheme allows it to be used for other systems with the above control 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.