CS275846B6

CS275846B6 - Connection for time optimum control of a controlled system

Info

Publication number: CS275846B6
Application number: CS849888A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Skalicky
Original assignee: Skoda Kp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8808498A2

Abstract

Účelem zařízení je umožnit řízeni regu- · lovanóho systému s jednou nebo několika stavovými veličinami s lepším časovým využitím. Uvedeného účelu se dosáhne zapojením, které sestává z ovládacího bloku (2), řidiciho bloku (3), regulačního bloku (4) a n-upravovacich bloků (1.1 až 1 .n).The purpose of the device is to enable control one or more systems state variables with better time recovery. This purpose is achieved by engaging, which consists of a control block (2), control block (3), control block (4) and n-modifying blocks (1.1 through 1 .n).

Description

Vynález se týká zapojení pro Časově optimální řízení regulovaného systému, např. elektrického pohonu s jednou nebo několika stavovými veličinami, jako je např, poloha, rychlost, zrychleni, první derivace zrychleni, druhá derivace zrychlení, atd.The invention relates to a circuit for time-optimal control of a controlled system, e.g. an electric drive with one or more state variables, such as position, speed, acceleration, first acceleration derivative, second acceleration derivative, etc.

Až dosud se k řízení elektrických pohonů používala řešeni, která byla schopna řídit jednu nebo dvě stavové veličiny, a to tak, že generovala časově optimální žádané hodnoty těchto stavových veličin. Dosud používané zapojeni je zpětnovazebního typu, kde stavové veličiny jsou generovány integračními bloky a jednotlivé jejich regulátory jsou zapojeny v kaskádě. Regulátory mají nelineární přenos, který je dán přepínací funkci. Výhodou těchto řešení je, že integrační členy nemusí pracovat v pamětovém režimu.Hitherto, solutions have been used to control electric drives which have been able to control one or two state variables by generating time-optimal setpoints of these state variables. The connection used so far is of the feedback type, where the state quantities are generated by integration blocks and their individual controllers are connected in a cascade. The controllers have a nonlinear transmission, which is given by the switching function. The advantage of these solutions is that the integrators do not have to operate in memory mode.

Nevýhodou dosavadních řešeni jsou jejich omezené možnosti s ohledem na definování konečného vektoru stavu. Jeho hodnoty, až na Jednu, byly všechny nulové. Prakticky to znamená, že řízení více stavových veličin je značně komplikované, nebo vůbec neproveditelné.The disadvantage of the existing solutions is their limited possibilities with regard to the definition of the final state vector. Its values, except for One, were all zero. In practice, this means that the control of multiple state variables is quite complicated, or not feasible at all.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojeni pro časově optimální řízení regulovaného systému podle vynálezu, které sestává z ovládacího bloku, řídicího bloku, regulačního bloku a nejméně jednoho upravovacího bloku.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the circuit for time-optimal control of the controlled system according to the invention, which consists of a control block, a control block, a control block and at least one control block.

Podstatou zapojení podle vynálezu je to, že první řídicí vstupy-výstupy řídicího bloku a regulačního bloku jsou paralelně spojeny s výstupem prvního upravovacího bloku a integračním vstupem druhého upravovacího bloku, druhé řídicí vstupy-výstupy s výstupem druhého upravovacího bloku a integračním vstupem n-tého upravovacího bloku a n-té řídicí vstupy-výstupy s výstupem n-tého upravovacího bloku. Výstup řídicího bloku Je zapojen na řídicí vstup ovládacího bloku, jehož výstup je připojen k integračnímu vstupu prvního upravovacího bloku.The essence of the circuit according to the invention is that the first control inputs-outputs of the control block and the control block are connected in parallel with the output of the first conditioning block and the integration input of the second conditioning block, the second control inputs-outputs with the output of the second conditioning block and the integration input block and n-th control inputs-outputs with the output of the n-th adjustment block. Control block output It is connected to the control input of the control block, the output of which is connected to the integration input of the first control block.

Přínos zapojeni podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje časově optimálně řídit regulované systémy s více stavovými veličinami z libovolného počátečního stavu do libovolného cílového stavu s libovolně definovanými limitními hodnotami stavových veličin. Vnitřní struktura řídicího bloku pak obsahuje přepínací funkce prvního až n-tého řádu. Tato struktura umožňuje při řízení m stavových veličin vynechat přepínací funkce Vyššího řádu než m.The advantage of the circuit according to the invention is that it makes it possible to control time-optimized systems with several state variables from any initial state to any target state with arbitrarily defined limit values of state variables. The internal structure of the control block then contains switching functions of the first to nth order. This structure makes it possible to omit switching functions of a higher order than m when controlling m state variables.

Zapojení pro časově optimální řízení regulovaného systému podle vynálezu Je příkladně schematicky znázorněno blokovým schématem na výkresu.The circuit for time-optimal control of a controlled system according to the invention is schematically illustrated by way of example in a block diagram in the drawing.

Zapojení podle vynálezu sestává z nejméně jednoho upravovacího bloku 1.1, 1.2 až l.n, tvořeného operačním zesilovačem s integrační vazbou, ovládacího bloku 2, což Je v daném případě trojpolohový klopný obvod, řídicího bloku 3, sestávajícího z operačních zesilovačů s nelineárními funkcemi a přepínacími obvody a regulačního bloku 4, což je v daném případě regulátor polohy s podřízeným regulátorem rychlosti a regulátorem proudu kotvy nezakresleného stejnosměrného poháněciho motoru. Jednotlivé bloky jsou pak zapojeny tak, že první řídicí vstupy-výstupy £1, cl řídicího bloku 3 a regulačního bloku 4 Jsou paralelně spojeny s výstupem prvního upravovacího bloku 1.1 a integračním vstupem a? druhého upravovaciho bloku 1.2, druhé řidiči vstupy-výstupy g2, C2» s výstupem druhého upravovacího bloku 1.2 a integračním vstupem an n-tého upravovacího bloku l.n a n-té řídicí vstupy-výstupy g_n, c_n s výstupem n-tého upravovacího bloku l.n. Hodnotové vstupy e^ až e_n a omezovači v?tupyf₁ až f_2n řídicího bloku 3 jsou pak připojeny na výstupy přísTušnýčTÍ zadávacích přistrojil v nezakreslených ovládacích pultech. Výstup řídicího bloku 3 je zapojen na řídicí vstup d ovládacího bloku 2, jehož ovládací vstupy bp b₂ Jsou spojeny s nezakresleným zdrojem konstantního napětí a výstup s integračním vsTupeTa·^ prvního upravovacího bloku 1.1.The circuit according to the invention consists of at least one conditioning block 1.1, 1.2 to 1n, formed by an operational amplifier with integrating coupling, control block 2, which in this case is a three-position flip-flop, control block 3 consisting of operational amplifiers with nonlinear functions and switching circuits and control block 4, which in this case is a position controller with a slave speed controller and an armature current controller of a non-illustrated DC drive motor. The individual blocks are then connected in such a way that the first control inputs-outputs £ 1, cl of control block 3 and control block 4 are connected in parallel with the output of the first conditioning block 1.1 and the integration input a? of the second control block 1.2, the second control inputs-outputs g2, C2 »with the output of the second control block 1.2 and the integration input an of the n-th control block ln and the n-th control inputs-outputs g _n , c _n with the output of the n-th control block The value inputs e ^ to e _n and the limiting inputs _{f 1} to f _{2n of the} control block 3 are then connected to the outputs of the respective input devices in the control panels not shown. The output of the control block 3 is connected to the control input d of the control block 2, the control inputs of which bp b ₂ are connected to a non-plotted constant voltage source and the output to the integration vsTupeTa · ^ of the first treatment block 1.1.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující. Na hodnotové vstupy θρ až e_n řídicího bloku jsou přivedeny požadované konečné hodnoty stavových veličin regulovaného systému a na omezovači vstupy f^ až f limitní hodnoty, tJ. maxima a minima stavových veličin. Na řídicí vstupy g^ až g_n~?ídicíhó bloku 3 Jsou pak přivedeny signály, odpovídající časovým průběhům stavových veličin, neboli řádanému časově optimálnímu průběhu' stavového vektoru regulačního bloku 4. Není-li např. pro n-tou stavovou proměnnou požadováno žádné omeThe circuit function according to the invention is as follows. The required final values of the state variables of the controlled system are fed to the value inputs θρ to e _{n of the} control block and to the limit inputs f ^ to f of the limit value, tJ. maxima and minima of state variables. The control input g to g ^ _n-? Ídicíhó block 3 are then supplied with signals corresponding to the time waveforms of state variables, or řádanému time optimal progress' state vector control block 4. If e.g. n-th state variable required any OMe

CS 275 846 B6 2 zeni maximální i minimální hodnoty, příslušné hodnoty na předposledním omezovacím vstupu f₂n-l ^a posledním omezovacím vstupu f_2n řídicího bloku 3 se vynechají. 3sou-li absolutní hodnoty maxima a minima např. n-té stavové veličiny shodné, zadá se pouze hodnota na poslední omezovači vstup f_2n řídicího bloku 3. Výstup řídicího bloku 3 pak ovládá pomoci řídicího vstupu d ovládací blok 2, který je napájen konstantním napětím. Výstupním signálem ovládacího bloku 2 je optimální řízeni, které ve vhodných okamžicích nabývá hodnot +1 nebo -1 nebo 0. Tento řídicí signál je přiveden na integrační vstup ai prvního upravovacího bloku 1.1 zs sériově spojených upravovačích bloků 1.1 až l.n. Výstupní signály, tj.CS 275 846 B6 2 maximum and minimum values, the respective values at the penultimate limiting input f ₂ nl ^{and the} last limiting input f _{2n of} control block 3 are omitted. 3If the absolute values of the maximum and minimum of eg the nth state variable are identical, only the value at the last limiting input f _2n of control block 3 is entered. . The output signal of the control block 2 is optimal control, which at the appropriate moments takes the values +1 or -1 or 0. This control signal is fed to the integration input ai of the first control block 1.1 from the series-connected control blocks 1.1 to ln.

stavový vektor upravovačích bloků 1.1 až l.n jsou pak přivedeny jednak do řídicího bloku . 3 a jednak do regulačního bloku 4.the state vector of the adjustment blocks 1.1 to 1n are then fed to the control block. 3 and on the one hand to the control block 4.

Claims

PATENT CLAIMS

Circuit for time-optimal control of a controlled system, characterized in that the first control inputs-outputs (gi, cj) of the control block (3) and the control block (4) are connected in parallel with the output of the first treatment block (1.1) and the integration input (aa) ) of the second block of the finishing (1.2), the second control input-output (G2 ®2) ³ the second output of the conditioning block (1.2) and integration input _(n) of the nth block spiking (LN) and the nth control inputs-outputs (g _n , c _n ) with the output of the nth adjustment block (ln), the output of the control block (3) being connected to the control input (d) of the control block (2), the output of which is connected to the integration input (aj) of the first adjustment block (1.1).