RU2058575C1 - System for combined control of objects of double integration - Google Patents

System for combined control of objects of double integration Download PDF

Info

Publication number
RU2058575C1
RU2058575C1 SU4931199A RU2058575C1 RU 2058575 C1 RU2058575 C1 RU 2058575C1 SU 4931199 A SU4931199 A SU 4931199A RU 2058575 C1 RU2058575 C1 RU 2058575C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
input
output
information input
unit
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Л. Муромцев
Л.Н. Ляпин
Н.Ф. Майникова
А.С. Лунин
Original Assignee
Тамбовский институт химического машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский институт химического машиностроения filed Critical Тамбовский институт химического машиностроения
Priority to SU4931199 priority Critical patent/RU2058575C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2058575C1 publication Critical patent/RU2058575C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optimal controlling of moving objects, constant-current motors, chemical manufacturing processes. SUBSTANCE: system includes the switching unit 4, the analyzer 5, the generator 7 of time relation, the shaper 8 of synthesis signals, the unit 10 of positional control, the unit 11 of program control, the signal limiter 3, the actuating device 1 of the object 2 to be controlled. EFFECT: enlarged using range, enhanced quality of control, economy of power resources, provision of operative synthesis of optimal control, possibility of realization of the control system with use of simple devices, possibility of operation of the controlling unit in a real time. 1 cl, 12 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение при разработке оптимальных систем управления объектами двойного интегрирования, в частности для управления летательными аппаратам, двигателями постоянного тока, химико-технологическими процессами. The invention relates to automatic control systems and can find application in the development of optimal control systems for double integration objects, in particular for controlling aircraft, DC motors, chemical and technological processes.

Известна система программного управления, состоящая из последовательно соединенных программно-задающего блока, блоков сравнения, логических элементов И, ИЛИ, компаратора, формирователя импульсов, блока памяти, реверсивного счетчика, датчиков скорости и положения, усилителя мощности, генератора импульсов, исполнительного механизма и др. A known program control system consisting of series-connected program-setting block, comparison blocks, logical elements, OR, comparator, pulse shaper, memory block, reversible counter, speed and position sensors, power amplifier, pulse generator, actuator, etc.

Однако данная система может реализовывать только программную стратегию управления. Кроме того, наличие блока памяти предполагает для реализации системы ЦВМ. However, this system can only implement a software management strategy. In addition, the presence of a memory unit involves the implementation of a digital computer system.

Известна система позиционного управления с коррекцией погрешности для двойных интеграторов. Known positional control system with error correction for dual integrators.

Однако данная система не может осуществлять управление, оптимальное по минимуму затрат энергии. Кроме того, данная система не обеспечивает устойчивого управления при сбоях в каналах передачи информации. However, this system cannot provide control that is optimal for minimizing energy costs. In addition, this system does not provide stable control in case of failures in the data transmission channels.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой системе является система оптимального управления объектами второго порядка. Система содержит исполнительное устройство, объект управления, дифференциатор, задатчик исходных данных, блок оптимального быстродействия. Система обладает расширенным функциональными возможностями при управлении, оптимальном по быстродействию. Closest to the technical nature of the proposed system is a system of optimal control of objects of the second order. The system comprises an actuator, a control object, a differentiator, a source data setter, and an optimum performance unit. The system has advanced functionalities for optimal performance control.

Однако на практике встречают задачи управления, оптимального по минимуму затрат энергии, и задачи программного управления при нарушении обратной связи по фазовым координатам на выходе объекта. However, in practice, there are control tasks that are optimal for minimizing energy costs, and program control tasks in case of violation of feedback on the phase coordinates at the output of the object.

Целю изобретения является расширение области применения, повышение качества управления и экономия энергетических ресурсов во всем диапазоне изменения исходных данных задачи управления, обеспечение оперативного синтеза оптимального управления, возможность реализации системы управления простыми устройствами, что более экономично, обеспечение функционирования управляющего устройства в реальном времени, а также повышение безопасности эксплуатации объектов, предотвращение аварийных ситуаций. The aim of the invention is to expand the scope, improving the quality of management and saving energy resources in the entire range of changes in the source data of the control task, providing operational synthesis of optimal control, the possibility of implementing a control system for simple devices, which is more economical, ensuring the functioning of the control device in real time, as well as improving the safety of operation of objects, preventing emergency situations.

Цель достигается тем, что система оптимального управления, содержащая исполнительное устройство, объект управления, задатчик исходных данных и блок оптимального быстродействия, выход которого соединен с входом исполнительного устройства, выход которого соединен с входом объекта, выход которого подключен к входу дифференциатора и первому входу блока оптимального быстродействия, третий вход которого соединен с первым выходом задатчика, второй выход которого подключен к четвертому входу блока оптимального быстродействия, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, согласно изобретению дополнительно содержит блок коммутации, анализатор, генератор временной зависимости, формирователь синтезирующих сигналов, блок позиционного управления, блок программного управления, ограничитель сигнала управления, причем первый выход объекта управления подключен к первым входам анализатора и блока оптимального быстродействия, к второму входу формирователя синтезирующих сигналов, третий вход которого соединен с вторыми входами анализатора и блока оптимального быстродействия и вторым выходом объекта, первый вход формирователя синтезирующих сигналов соединен с входом генератора временной зависимости и пятым выходом задатчика, второй выход которого соединен с четвертым входом блока оптимального быстродействия и шестым входом анализатора, четвертый выход задатчика подключен к пятому входу блока оптимального быстродействия и четвертому входу формирователя синтезирующих сигналов, пятый вход которого соединен с вторым выходом генератора временной зависимости, первый выход которого соединен с вторым входом блока программного управления, первый вход которого соединен с пятым входом анализатора и первым выходом формирователя синтезирующих сигналов, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, четвертый и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока программного управления, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами формирователя синтезирующих сигналов и третьим и четвертым входами анализатора, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены соответственно к шестому, седьмому, восьмому, девятому и десятому входам блока коммутации, пятый вход которого соединен с выходом блока оптимального быстродействия, первый и третий выходы задатчика соединены соответственно с седьмым и шестым входами формирователя синтезирующих сигналов, выход блока коммутации соединен с входом ограничителя сигнала управления, выход которого подключен к входу исполнительного устройства. The goal is achieved in that the optimal control system comprising an actuator, a control object, a source data setter and an optimal speed unit, the output of which is connected to the input of the actuator, the output of which is connected to the input of the object, the output of which is connected to the input of the differentiator and the first input of the optimal block performance, the third input of which is connected to the first output of the master, the second output of which is connected to the fourth input of the block optimal performance, the second input to otorochno connected to the output of the differentiator, according to the invention further comprises a switching unit, an analyzer, a time dependence generator, a synthesizer, a positional control unit, a program control unit, a control signal limiter, and the first output of the control object is connected to the first inputs of the analyzer and the optimal speed unit, to the second input of the generator of synthesizing signals, the third input of which is connected to the second inputs of the analyzer and the optimal fast action and the second output of the object, the first input of the generator of the synthesizing signals is connected to the input of the time dependence generator and the fifth output of the master, the second output of which is connected to the fourth input of the optimal speed unit and the sixth input of the analyzer, the fourth output of the master is connected to the fifth input of the optimal speed unit and the fourth input shaper of synthesizing signals, the fifth input of which is connected to the second output of the time-dependence generator, the first output of which is connected to the WTO the first input of the control unit, the first input of which is connected to the fifth input of the analyzer and the first output of the synthesizer, and the first and second outputs are respectively the first and second inputs of the switching unit, the fourth and third inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the program control unit , the first and second inputs of which are connected respectively to the second and third outputs of the shaper of the synthesizing signals and the third and fourth inputs of the analyzer, the first, second, t the fourth and fifth inputs of which are connected respectively to the sixth, seventh, eighth, ninth and tenth inputs of the switching unit, the fifth input of which is connected to the output of the optimal speed unit, the first and third outputs of the master are connected respectively to the seventh and sixth inputs of the generator of synthesizing signals, the output the switching unit is connected to the input of the limiter of the control signal, the output of which is connected to the input of the actuator.

При анализе известных технических решений не обнаружены, решения, имеющие признаки, сходные с совокупностью отличительных признаков заявляемой системы управления, что позволяет сделать вывод о существенности отличий. When analyzing the known technical solutions were not found, solutions that have features similar to the set of distinctive features of the claimed control system, which allows us to conclude that the differences are significant.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы оптимального управления объектом двойного интегрирования; на фиг.2-10 изображены функциональные схемы блоков, раскрытые до уровня известных элементов; на фиг.11 области оптимального управления в пространстве синтезирующих сигналов; на фиг.12 функции оптимального управления. Figure 1 presents the functional diagram of the system of optimal control of the object of double integration; figure 2-10 shows the functional block diagrams, disclosed to the level of known elements; figure 11 area of optimal control in the space of synthesizing signals; 12, optimal control functions.

Система (фиг.1) содержит исполнительное устройство 1, объект 2 управления, ограничитель 3 сигнала управления, блок 4 коммутации, анализатор 5, задатчик 6, генератор 7 временной зависимости, формирователь 8 синтезирующих сигналов, блок 9 оптимального быстродействия, блок 10 позиционного управления, блок 11 программного управления. Выход исполнительного устройства 1 соединен с входом объекта 2 управления, первый выход которого подключен к первым входам анализатора 5 и блока 9 оптимального быстродействия к второму входу формирователя 8 синтезирующих сигналов, третий вход которого соединен с вторыми входам анализатора 5 и блока 9 оптимального быстродействия и вторым выходом объекта 2 управления. Первый вход формирователя 8 синтезирующих сигналов соединен с входом генератора 7 временной зависимости и пятым выходом задатчика 6, первый выход которого соединен с третьим входом блока 9 оптимального быстродействия и седьмым входом формирователя 8 синтезирующих сигналов, второй с четвертым входом блока 9 оптимального быстродействия, третий с шестыми входами анализатора 5 и формирователя 8, а четвертый выход с пятым входом блока 9 оптимального быстродействия и четвертым входом формирователя 8 синтезирующих сигналов. Пятый вход последнего соединен с вторым выходом генератора 7 временной зависимости, первый выход которого соединен с вторым входом блока 11 программного управления. Первый вход блока 11 соединен с пятым входом анализатора 5 и первым выходом формирователя 8 синтезирующих сигналов, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами блока 4 коммутации, четвертый и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока 10 позиционного управления. Первый и второй входы блока 10 соединены соответственно с вторым и третьим выходами формирователя 8 синтезирующих сигналов и третьим и четвертым входами анализатора 5, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к шестому, седьмому, восьмому, девятому и десятому входам блока 4 коммутации. Пятый вход блока 4 соединен с выходом блока 9 оптимального быстродействия, а выход через ограничитель 3 сигнала управления с входом исполнительного устройства 1. The system (Fig. 1) comprises an actuator 1, a control object 2, a control signal limiter 3, a switching unit 4, an analyzer 5, a setter 6, a time dependence generator 7, a synthesizing signal generator 8, an optimal performance unit 9, a positional control unit 10, block 11 software control. The output of the actuator 1 is connected to the input of the control object 2, the first output of which is connected to the first inputs of the analyzer 5 and the optimal speed control unit 9 to the second input of the synthesizer 8, the third input of which is connected to the second inputs of the analyzer 5 and the optimal speed 9 and second output Object 2 Management. The first input of the shaper 8 of the synthesizing signals is connected to the input of the generator 7 of the time dependence and the fifth output of the setter 6, the first output of which is connected to the third input of the block 9 of optimal speed and the seventh input of the shaper 8 of the synthesis signals, the second with the fourth input of block 9 of the optimal speed, the third with the sixth the inputs of the analyzer 5 and the shaper 8, and the fourth output with the fifth input of the block 9 of optimal performance and the fourth input of the shaper 8 of the synthesizing signals. The fifth input of the latter is connected to the second output of the time-dependence generator 7, the first output of which is connected to the second input of the program control unit 11. The first input of block 11 is connected to the fifth input of the analyzer 5 and the first output of the synthesizer 8, and the first and second outputs, respectively, with the first and second inputs of the switching unit 4, the fourth and third inputs of which are connected to the first and second outputs of the position control unit 10, respectively. The first and second inputs of block 10 are connected respectively to the second and third outputs of the synthesizer 8 and the third and fourth inputs of the analyzer 5, the first, second, third, fourth and fifth outputs of which are connected respectively to the sixth, seventh, eighth, ninth and tenth inputs of the block 4 commutation. The fifth input of block 4 is connected to the output of block 9 of optimal performance, and the output through the limiter 3 of the control signal with the input of the actuator 1.

Для объекта двойного интегрирования

Figure 00000002
= Z2(t);
Figure 00000003
= bu(t), (1) оптимального по минимуму затрат энергии, управление u*, осуществляющее перевод объекта из начального состояния z(to) (z10; 0) в конечное z(tк) (z; z) на интервале времени [to; tк] при ограничении 1≅u(t)≅1 определяется законом u* uп3, если имеется информация о фазовых координатах объекта и конечное значение второй фазовой координаты объекта z 0 (область АВСЕ на фиг.11), u* uпр, если отсутствует информация о фазовых координатах объекта и конечное значение второй фазовой координаты объекта z 0 (отрезок ОD на фиг.11), u* u5, если конечное значение второй фазовой координаты объекта z≠0 или реализация управления u* невозможна за заданный промежуток времени (внешняя незамкнутая область на фиг.11), где uпр программное управление; uп3 позиционное управление; u5 оптимальное по быстродействию управление.For double integration object
Figure 00000002
= Z 2 (t);
Figure 00000003
= bu (t), (1) the energy consumption optimal at the minimum, control u *, which transfers the object from the initial state z (t o ) (z 10 ; 0) to the final z (t к ) (z ; z ) on the time interval [t o ; t k ] under the restriction 1≅u (t) ≅1 is determined by the law u * u p3 if there is information about the phase coordinates of the object and the final value of the second phase coordinate of the object z 2k 0 (ABCE region in Fig. 11), u * u pr if there is no information about the phase coordinates of the object and the final value of the second phase coordinate of the object z 2k 0 (segment OD in Fig. 11), u * u 5 if the final value of the second phase coordinate of the object z 2k ≠ 0 or the implementation of control u * is impossible for predetermined period of time (external open area in Fig.11), where u pr software control ny; u p3 positional control; u 5 optimal speed control.

Для реализации позиционного управления формируют два синтезирующих сигнала:
x

Figure 00000004
y
Figure 00000005
(2) где τ= t tк оставшаяся продолжительность временного интервала управления, по которым вырабатывают оптимальное позиционное управление
u * п3
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
(3)
Здесь управляющему воздействию uп31 соответствуют область АВСD (фиг.11) и одна из функций оптимального управления (фиг.12а,б) а управляющему воздействию uп32 область ADCE (фиг.11) и одна из функций оптимального управления (фиг.12в,г).To implement positional control, two synthesizing signals are generated:
x
Figure 00000004
y
Figure 00000005
(2) where τ = tt k is the remaining duration of the control time interval over which optimal positional control is generated
u * p3
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
(3)
Here, the control action u p31 corresponds to the ABCD region (Fig. 11) and one of the optimal control functions (Fig. 12a, b) and the control action u p 32 corresponds to the ADCE region (Fig. 11) and one of the optimal control functions (Fig. 12c, d )

Для реализации программного управления вырабатывают синтезирующий сигнал
yo=

Figure 00000009

(4) и комплексный сигнал времени
θ
Figure 00000010

(5) где τо= tк to продолжительность временного интервала управления, по которым формируют оптимальное программное управление
u * пр
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015

(6)
Управляющему воздействию uпр1 соответствует отрезок OD на фиг.11 (одна из функций оптимального управления на фиг.12а,б), а управляющему воздействию uпр2 отрезок DE на фиг.11 (однако из функций оптимального управления на фиг. 12в,г).To implement program control, a synthesis signal is generated
y o =
Figure 00000009

(4) and complex time signal
θ
Figure 00000010

(5) where τ о = tк to the duration of the control time interval, which form the optimal program control
u * etc
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015

(6)
The control action u CR1 corresponds to the segment OD in FIG. 11 (one of the optimal control functions in FIGS. 12a, b), and the control action u CR2 corresponds to the segment DE in FIG. 11 (however, from the optimal control functions in FIGS. 12c, d).

Для реализации оптимального по быстродействию управления согласно прототипу вырабатывают сигнал
S Z1-Z+

Figure 00000016
(Z2+Z)
Figure 00000017
Z2-Z
Figure 00000018
, (7) определяющий характер управления, а именно
uб=
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
(8)
Управление uБ соответствует внешняя незамкнутая область на фиг.11 (функции оптимального управления на фиг.12д,е).To implement the optimal speed control according to the prototype, a signal is generated
SZ 1 -Z 1K +
Figure 00000016
(Z 2 + Z 2K )
Figure 00000017
Z 2 -Z
Figure 00000018
, (7) the determining nature of control, namely
u b =
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
(8)
The control u B corresponds to the external open area in Fig. 11 (optimal control functions in Fig. 12e, e).

Необходимость перехода от позиционного управления к программному может быть вызвана следующими обстоятельствами. The need for a transition from positional control to software may be caused by the following circumstances.

В случае автономной системы автоматического управления нарушения датчика текущего значения координаты z1 (расстояния) или дифференцирующего устройства для вычисления z2 делают невозможным оптимальное управления с использованием обратной связи. Кроме того, при необходимости экономии энергии вследствие "разрядки" источников питания целесообразно отключить максимальное число узлов.In the case of an autonomous automatic control system, violations of the sensor of the current coordinate value z 1 (distance) or a differentiating device for calculating z 2 make optimal control using feedback impossible. In addition, if it is necessary to save energy due to the "discharge" of power supplies, it is advisable to disable the maximum number of nodes.

В случае определения координаты z1, а также выработки сигнала управления с использованием внешней системы связи и наведения переход к программному управлению может быть обусловлен не только отказами системы связи, но и появлением активных или пассивных помех.In the case of determining the coordinate z 1 , as well as generating a control signal using an external communication system and guidance, the transition to program control can be caused not only by failures of the communication system, but also by the appearance of active or passive interference.

Для определения момента перехода от позиционного управления к программному используется критерий

Figure 00000024
Z об 2 -
Figure 00000025
> ε, т.е. сравнивается значение второй фазовой координаты объекта, полученное с помощью датчиков на объекте, со значением второй фазовой координаты объекта, полученным дифференцированием первой фазовой координаты объекта в системе управления (блок 5). Если значения вторых фазовых координат соизмеримы (различаются не более чем на некоторую величину ε), то информация о фазовых координатах объекта достоверна и в процессе управления используется позиционная стратегия. В противном случае осуществляется переход к программной стратегии управления.To determine the moment of transition from positional control to software, a criterion is used
Figure 00000024
Z about 2 -
Figure 00000025
> ε, i.e. compares the value of the second phase coordinate of the object, obtained using sensors on the object, with the value of the second phase coordinate of the object, obtained by differentiating the first phase coordinate of the object in the control system (block 5). If the values of the second phase coordinates are comparable (they differ by no more than a certain amount of ε), then the information on the phase coordinates of the object is reliable and a positional strategy is used in the control process. Otherwise, a transition to a program management strategy is carried out.

Заявляемая система работает следующим образом. The inventive system operates as follows.

С выходов задатчика 6 сигналы, соответствующие начальному и конечному (требуемому) значениям первой фазовой координаты объекта z10 и z, конечному значению второй фазовой координаты объекта z, параметру объекта b и продолжительности временного интервала управления τо, поступают соответственно на шестой вход формирователя 8 синтезирующих сигналов, на третий вход блока 9 оптимального быстродействия и седьмой вход формирователя 8 синтезирующих сигналов, на первый вход анализатора 5 и четвертый вход блока 9 оптимального быстродействия, на пятый вход блока 9 оптимального быстродействия и четвертый вход формирователя 8 синтезирующих сигналов, на вход генератора 7 временной зависимости и первый вход формирователя 8 синтезирующих сигналов. Сигнал текущего значения первой фазовой координаты объекта z1 подается на первый вход анализатора 5 и второй вход формирователя 8 синтезирующих сигналов. Сигнал второй фазовой координаты объекта z2 поступает на второй вход анализатора 5 и третий вход формирователя 8 синтезирующих сигналов, на пятый вход которого поступает также из генератора 7 временной зависимости значение сигнала оставшейся продолжительности временного интервала управления. Генератором временный зависимости вырабатывается комплексный сигнал времени θ (формула (5)), поступающий на второй вход блока 11 программного управления.From the outputs of the setter 6, the signals corresponding to the initial and final (required) values of the first phase coordinate of the object z 10 and z 1 k , the final value of the second phase coordinate of the object z 2 k , the parameter of the object b and the duration of the control time interval τ о , are respectively supplied to the sixth input of the shaper 8 synthesizing signals, to the third input of block 9 of optimal speed and the seventh input of the shaper 8 of synthesizing signals, to the first input of analyzer 5 and the fourth input of block 9 of optimal speed, n fifth unit 9 optimal control input and a fourth input of the 8 synthesizing signals input to the time dependence of the generator 7 and 8, the first input of the synthesizing signals. The signal of the current value of the first phase coordinate of the object z 1 is fed to the first input of the analyzer 5 and the second input of the shaper 8 of the synthesizing signals. The signal of the second phase coordinate of the object z 2 is fed to the second input of the analyzer 5 and the third input of the generator 8 of the synthesizing signals, the fifth input of which also comes from the time-dependence generator 7, the signal value of the remaining duration of the control time interval. The time-dependence generator generates a complex time signal θ (formula (5)), which arrives at the second input of the program control unit 11.

С выходов формирователя 8 синтезирующих сигналов снимаются статический синтезирующий сигнал Yo (cм.формулу (4)) и два динамических синтезирующих сигнала х и у (формула (3)), которые поступают соответственно на пятый вход анализатора 5 и первый вход блока 11 программного управления, на третий вход анализатора 5 и первый вход блока 10 позиционного управления, на четвертый вход анализатора 5 и второй вход блока 10 позиционного управления. Блоком 9 оптимального быстродействия вырабатывается сигнал управляющего воздействия uБ в соответствии с выражениями (7) и (8). Блоком 10 позиционного управления формируются два сигнала управляющих воздействий uп31 и uп32 (формула (3)), а блоком 11 программного управления вырабатываются два сигнала управляющих воздействий uпр1 и uпр2 (формула (6)). Таким образом, на входы блока 4 коммутации поступают пять сигналов управляющих воздействий и в зависимости от состояния пяти управляющих входов 6-10 блока коммутации, на которые поступают сигналы вида управления v1,v5, каждый из которых может принимать два значения "0" или "1", на вход исполнительного устройства 1 поступает один из пяти сигналов управляющих воздействий uпр1, uп32, uпр1,uпр2, uБ.A static synthesizing signal Y o (see formula (4)) and two dynamic synthesizing signals x and y (formula (3)), which are respectively fed to the fifth input of analyzer 5 and the first input of program control unit 11, are taken from the outputs of the synthesizer 8 , to the third input of the analyzer 5 and the first input of the positional control unit 10, to the fourth input of the analyzer 5 and the second input of the positional control unit 10. Block 9 of optimal speed produces a control signal u B in accordance with expressions (7) and (8). The positional control unit 10 generates two control signals u p31 and u p32 (formula (3)), and the program control unit 11 generates two control signals u pr1 and u pr2 (formula (6)). Thus, five control signals are received at the inputs of switching unit 4 and, depending on the state of the five control inputs 6-10 of the switching unit, which receive signals of control type v 1 , v 5 , each of which can take two values of “0” or "1", the input of the actuator 1 receives one of five control signals u pr1 , u p32 , u pr1 , u pr2 , u B.

Анализатором 5 (фиг. 10) вырабатываются сигналы вида управления v1,v5, которые принимают значения v1 0, если имеется информация о фазовых координатах объекта z1 и z2, поступающих на первый и второй входы анализатора 5, и v1 1 в противном случае:

Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
-
Figure 00000039
я
Figure 00000040
)
или y <
Figure 00000041
x+1
Figure 00000042
-2 для x∈[-2,2] или x∉[-2,2] v3 0 в противном случае,
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
v5 1, если конечное значение второй фазовой координаты объекта z≠0, и v5 0 в противном случае.The analyzer 5 (Fig. 10) produces signals of the control type v 1 , v 5 , which take values v 1 0 if there is information about the phase coordinates of the object z 1 and z 2 received at the first and second inputs of the analyzer 5, and v 1 1 otherwise:
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
-
Figure 00000039
I
Figure 00000040
)
or y <
Figure 00000041
x + 1
Figure 00000042
-2 for x∈ [-2,2] or x∉ [-2,2] v 3 0 otherwise,
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
v 5 1 if the final value of the second phase coordinate of the object is z ≠ 0, and v 5 0 otherwise.

По сигналам v1,v5 блок 4 коммутации (фиг.9), состоящий из коммутаторов и элемента ИЛИ, подает через ограничитель 3 сигнала управления на вход исполнительного устройства 1 один из пяти сигналов управляющих воздействий uп31, uп32, uпр1, uпр2, uБ в соответствии с таблицей, обеспечивая тем самым выполнение закона управления.According to the signals v 1 , v 5, the switching unit 4 (Fig. 9), consisting of switches and an OR element, feeds, through the limiter 3, the control signal to the input of the actuator 1, one of the five control signals u p31 , u p32 , u pr1 , u pr2 , u B in accordance with the table, thereby ensuring the implementation of the control law.

Блоки 1, 2 системы (фиг.1) не содержат никаких изменений по сравнению с прототипом. Задатчик 6 (фиг.5) представляет собой блок резисторов, с помощью которых обеспечивают необходимые напряжения, пропорциональные задаваемым величинам z, z. Дополнительно включены резисторы, задающие напряжения, соответствующие параметру объекта b, начальному значению первой фазовой координаты z10, а также резистор, задающий необходимую постоянную времени, используемую генератором 7 временной зависимости, и обеспечивающий необходимую продолжительность временного интервала управления τо.Blocks 1, 2 of the system (figure 1) do not contain any changes compared to the prototype. The setter 6 (Fig. 5) is a block of resistors with which they provide the necessary voltages proportional to the set values z 1k , z 2k . Additionally included are resistors that specify the voltages corresponding to the parameter of the object b, the initial value of the first phase coordinate z 10 , and also a resistor that sets the necessary time constant used by the time dependence generator 7 and provides the necessary control time interval τ о .

Блок 9 оптимального быстродействия 9 (фиг.7) осуществляет синтез оптимального по быстродействию управления согласно прототипу и содержит три сумматора, блок выделения модуля (БВМ), множительное устройство (МУ) и релейный элемент (РЭ). В отличие от прототипа вместо масштабного блока установлено второе множительное устройство, что позволяет производить синтез оптимального по быстродействию управления для объектов с различными параметрами b (значения параметра изменяются в задатчике 6). Block 9 optimal speed 9 (Fig.7) synthesizes the optimal speed control according to the prototype and contains three adders, a block allocation module (BVM), a multiplier (MU) and a relay element (RE). In contrast to the prototype, a second multiplying device was installed instead of the scale block, which allows the synthesis of a speed-optimal control for objects with various parameters b (parameter values are changed in the setter 6).

Основу генератора 7 временной зависимости (фиг.4) составляет интегрирующий усилитель на основе операционного усилителя (ОУ) и функциональный преобразователь, содержащий два сумматора и делительное устройство (ДУ). Процесс отсчета временных зависимостей начинается при замыкании контактов выключателя. The basis of the time-dependent generator 7 (Fig. 4) is an integrating amplifier based on an operational amplifier (OA) and a functional converter containing two adders and a dividing device (DU). The process of counting time dependencies begins when the circuit breaker contacts.

Формирователь 8 синтезирующих сигналов (фиг.6) содержит масштабный блок (МБ), два сумматора, квадратор (КВ), три множительных устройства (МУ), три делительных устройства (ДУ) и осуществляет выработку синтезирующих сигналов в соответствии с выражениями (2), )4). Shaper 8 synthesizing signals (6) contains a scale block (MB), two adders, a quadrator (HF), three multiplying devices (MU), three dividing devices (DU) and generates synthesizing signals in accordance with expressions (2), )4).

Блок 10 позиционного управления (фиг.2) содержит четыре сумматора, квадратор (КВ), делительное устройство (ДУ) и осуществляет синтез двух сигналов позиционного управления uп31 и uп32 в соответствии с выражением (3).Unit 10 positional control (figure 2) contains four adders, a quadrator (HF), a dividing device (DU) and synthesizes two positional control signals u p31 and u p32 in accordance with expression (3).

Блок 11 программного управления (фиг.3) содержит сумматор, масштабный блок (МБ), множительное устройство (МУ), делительное устройство (ДУ), блок выделения квадратного корня (БВКК) и осуществляет синтез двух сигналов программного управления в соответствии с выражением (6). The program control unit 11 (Fig. 3) contains an adder, a scale unit (MB), a multiplier (MU), a dividing device (DU), a square root allocation unit (BVCC) and synthesizes two program control signals in accordance with the expression (6 )

Анализатор 5 (фиг.10) содержит дифференциатор (Д), сумматор, блок выделения модуля (БВМ), релейный элемент (РЭ) (данные элементы формируют сигнал v1); семь диодов, два резистора, четыре сумматора, квадратор (КВ), три релейных элемента (РЭ), элемент ИЛИ (данные элементы формируют сигналы v2 и v3), сумматор, диод, релейный элемент (РЭ) (данные элементы формируют сигнал v4), блок выделения модуля (БВМ) и релейный элемент (РЭ) (данные элементы формируют сигнал v5).The analyzer 5 (figure 10) contains a differentiator (D), an adder, a module allocation unit (BWM), a relay element (RE) (these elements form a signal v 1 ); seven diodes, two resistors, four adders, a quadrator (HF), three relay elements (RE), an OR element (these elements form signals v 2 and v 3 ), an adder, a diode, a relay element (RE) (these elements form a signal v 4 ), a module isolation unit (BWM) and a relay element (RE) (these elements form a signal v 5 ).

Блок 4 коммутации (фиг.9) содержит четыре коммутатора (К) и элемент ИЛИ. Block 4 switching (Fig.9) contains four switches (K) and the element OR.

Ограничитель 3 сигнала управления (фиг.8) представляет собой двухтранзисторный ограничитель с эмиттерной связью. The limiter 3 of the control signal (Fig) is a two-transistor limiter with emitter coupling.

Реализация используемых в блоках элементов (сумматоров, дифференциаторов, множительных устройств, делительных устройств) раскрывается в ряде источников. Блоки, выполняющие нелинейные операции (квадраторы, блок выделения квадратного корня), используют кусочно-линейную аппроксимацию требуемой зависимости и выполнены на основе диодных функциональных преобразователей. Реализация масштабных блоков, блоков выделения модуля, релейных элементов полностью соответствует реализации указанных блоков в прототипе. The implementation of elements used in blocks (adders, differentiators, multipliers, dividing devices) is disclosed in a number of sources. Blocks performing non-linear operations (quadrators, square root extraction block) use a piecewise-linear approximation of the required dependence and are based on diode functional converters. The implementation of large-scale blocks, block allocation module, relay elements is fully consistent with the implementation of these blocks in the prototype.

Таким образом, расширение области применения предлагаемой системы осуществляется за счет выработки синтезирующих сигналов х и у, позволяющих в реальном времени определять как оптимальное по быстродействию, так и оптимальное управление с минимумом затрат энергии. При этом может реализовываться как позиционная, так и программная стратегии управления, за счет чего достигается также повышение качества управления и осуществляется экономия энергетических ресурсов при управлении во всем диапазоне изменения исходных данных. Обеспечение оперативного синтеза оптимального управления осуществляется за счет преобразования формирователем 8 исходных данных, выдаваемых задатчиком 6 и дифференциатором 3, в два синтезирующих сигнала х и у, которые используются анализатором 5 и блоком 10 позиционного управления для выработки непосредственно оптимального управления. Достоинством предлагаемой системы является возможность ее реализации простыми устройствами, что более экономично по сравнению с использованием ЭВМ. В предлагаемой системе управление осуществляется в реальном времени за счет использования предлагаемого набора (фиг. 1) функциональных блоков, т.е. параллельного соединения блоков 9, 10, 11. Thus, the expansion of the scope of the proposed system is carried out by generating synthesizing signals x and y, which allow real-time determination of both optimal speed and optimal control with a minimum of energy consumption. In this case, both positional and program management strategies can be implemented, due to which an improvement in the quality of management is also achieved and energy resources are saved during management over the entire range of changes in the initial data. Ensuring operational synthesis of optimal control is carried out by converting the shaper 8 of the source data generated by the setter 6 and the differentiator 3 into two synthesizing signals x and y, which are used by the analyzer 5 and the position control unit 10 to generate directly optimal control. The advantage of the proposed system is the possibility of its implementation by simple devices, which is more economical in comparison with the use of computers. In the proposed system, control is carried out in real time by using the proposed set (Fig. 1) of functional blocks, i.e. parallel connection of blocks 9, 10, 11.

Безопасность эксплуатации объектов и предотвращение аварийных ситуаций достигаются возможностью перехода с позиционного управления на программное при непредвиденных исчезновениях сигналов фазовых координат. Кроме того, при ограниченных энергоресурсах система позволяет перейти от управления, оптимального по быстродействию, которое требует значительных затрат энергии, на управление с минимальным расходом энергии. Safe operation of objects and prevention of emergency situations are achieved by the possibility of switching from positional control to software in case of unforeseen disappearance of phase coordinates signals. In addition, with limited energy resources, the system allows you to switch from a control that is optimal in performance, which requires significant energy consumption, to control with a minimum energy consumption.

Claims (1)

СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ДВОЙНОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ, содержащая задатчик параметров, блок оптимального быстродействия, первый информационный вход которого является первым информационным входом системы, служащим для подключения выхода первой фазовой координаты объекта управления, исполнительное устройство, выход которого является выходом системы, служащим для подключения управляющего входа объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введены анализатор, блок коммутации, формирователь синтезирующих сигналов, блок позиционного управления, блок программного управления, блок коммутации, ограничитель сигнала и генератор временной зависимости, соединенный входом с выходом продолжительности временного интервала задатчика параметров и с первым информационным входом формирователя синтезирующих сигналов, второй информационный вход которого объединен с первым информационным входом анализатора и является первым информационным входом системы, третий информационный вход формирователя синтезирующих сигналов объединен с вторыми информационными входами анализатора и блока оптимального быстродействия и является вторым информационным входом системы, служащим для подключения выхода второй фазовой координаты объекта управления, выход параметра объекта задатчика параметров соединен с третьим информационным входом блока оптимального быстродействия и с четвертым информационным входом формирователя синтезирующих сигналов, подключенного пятым информационным входом к выходу продолжительности временного интервала управления генератора временной зависимости, шестым информационным входом к выходу начального значения первой фазовой координаты и к третьему информационному входу анализатора, а седьмым информационным входом к выходу конечного значения первой фазовой координаты задатчика параметров и к четвертому информационному входу блока оптимального быстродействия, связанного пятым информационным входом с выходом конечного значения второй фазовой координаты объекта управления, а выходом с первым управляющим входом блока коммутации, подключенного вторым и третьим управляющими входами соответственно к первому и второму выходам блока программного управления, а четвертым и пятым управляющими входами соответственно к первому и второму выходам блока позиционного управления, связанного первым и вторым информационными входами соответственно с первым и вторым выходами формирователя синтезирующих сигналов и соответственно с третьим и четвертым информационными входами анализатора, подключенного пятым информационным входом к третьему выходу формирователя синтезирующих сигналов и к первому информационному входу блока программного управления, соединенного вторым информационным входом с выходом комплексного времени генератора временной зависимости, с первого по пятый выходы анализатора подключены к соответствующим информационным входам блока коммутации, связанного выходом с входом ограничителя сигнала, подключенного выходом к входу исполнительного устройства. SYSTEM OF COMBINED CONTROL OF OBJECTS OF DOUBLE INTEGRATION, containing a parameter setter, an optimum performance unit, the first information input of which is the first information input of the system, which serves to connect the output of the first phase coordinate of the control object, the actuator, the output of which is the output of the system, which serves to connect the control input of the object control system, characterized in that an analyzer, a switching unit, a signal synthesizer are introduced into the system s, a positional control unit, a program control unit, a switching unit, a signal limiter and a time dependence generator connected to the input with the output of the duration of the time interval of the parameter setter and to the first information input of the synthesizer, which second information input is combined with the first information input of the analyzer and is the first information input of the system, the third information input of the generator of synthesizing signals is combined with the second information it is the second information input of the system used to connect the output of the second phase coordinate of the control object, the parameter output of the parameter setter object is connected to the third information input of the optimal speed unit and to the fourth information input of the synthesizer, connected to the fifth information input to the output of the duration of the time interval of the control of the generator of the time dependence, the sixth information the input to the output of the initial value of the first phase coordinate and to the third information input of the analyzer, and the seventh information input to the output of the final value of the first phase coordinate of the parameter setter and to the fourth information input of the optimal speed unit associated with the fifth information input with the output of the final value of the second phase coordinate of the object control, and the output with the first control input of the switching unit connected to the second and third control inputs, respectively the first and second outputs of the program control unit, and the fourth and fifth control inputs, respectively, to the first and second outputs of the position control unit, associated with the first and second information inputs, respectively, with the first and second outputs of the synthesizer and, respectively, with the third and fourth information inputs of the analyzer connected the fifth information input to the third output of the synthesizer signal generator and to the first information input of the program control unit the second information input connected to the complex time output of the time-dependent generator, from the first to fifth outputs of the analyzer are connected to the corresponding information inputs of the switching unit, connected by the output to the input of the signal limiter, connected by the output to the input of the actuator.
SU4931199 1991-04-26 1991-04-26 System for combined control of objects of double integration RU2058575C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931199 RU2058575C1 (en) 1991-04-26 1991-04-26 System for combined control of objects of double integration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931199 RU2058575C1 (en) 1991-04-26 1991-04-26 System for combined control of objects of double integration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2058575C1 true RU2058575C1 (en) 1996-04-20

Family

ID=21571786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4931199 RU2058575C1 (en) 1991-04-26 1991-04-26 System for combined control of objects of double integration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2058575C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444040C2 (en) * 2010-05-31 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) Method and system of optimal control of double integration objects
RU2522856C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects
WO2015163837A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-29 Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК Paybeam method for inductively transmitting digital data

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1094021, кл. G 05B 13/02, опублик. 1984. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444040C2 (en) * 2010-05-31 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) Method and system of optimal control of double integration objects
RU2522856C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Device for programmed control signal generation by spatial movement of dynamic objects
WO2015163837A1 (en) * 2014-04-22 2015-10-29 Алексей Анатольевич МАРЦЕНЮК-КУХАРУК Paybeam method for inductively transmitting digital data

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69130703D1 (en) CHIP INTERFACE ARRANGEMENT
CN105190556B (en) Real-time Multi-task System and its execution method
CN103116384A (en) System on a chip (SoC) system clock control method and SoC
CN102063070B (en) DSP-based laser pulse code controller
RU2058575C1 (en) System for combined control of objects of double integration
RU2010136052A (en) ARCHITECTURE OF A WIRELESS SENSOR UNIT WITH AUTONOMOUS STREAM DATA TRANSFER
Mahony et al. Sensors and Actuators in TCOZ
Antonio et al. Implementation of dynamic voltage frequency scaling on a processor for wireless sensing applications
CN115384526A (en) Debugging system and debugging method
CN113535386B (en) Inter-board multi-operation chip resource monitoring system applied to power instrument equipment
Liu et al. Analysis of an ND-policy Geo/G/1 queue and its application to wireless sensor networks
CN114839905A (en) Quantum measurement and control method and system
Pang et al. Towards IEC 61499 models of computation in Ptolemy II
Perrett et al. Autosub-1. Implicatons of using distributed system architectures in AUV development
CN117056268B (en) SPI interface circuit and SPI communication method for measuring instrument
CN103279076B (en) Based on power control method and the device of text language
Chaobin et al. Study on the CNC system interpolation based on windows CE. NET and its real-time
Herrero et al. Analog data acquisition and processing FPGA-based solutions integrated in areaDetector using FlexRIO technology
RU2045777C1 (en) Device for extracting square root from sum of squares of two quantities
Rozhkov et al. Using a Real-Time Operating System to Effectively Control of Power Electronics Devices
SU1287150A1 (en) Device for calculating values of functions
Aktaş Distance Estimation Using Received Signal Strength for RFID Tracking System
RU2227920C1 (en) Device for measuring accelerations
CN117608589A (en) Code generation method, device, electronic equipment and storage medium
Wang et al. Requirements Patterns for Complex Embedded Systems