RU2584925C1

RU2584925C1 - Feedback system

Info

Publication number: RU2584925C1
Application number: RU2015107778/28A
Authority: RU
Inventors: Вадим Аркадьевич Жмудь; Максим Витальевич Трубин
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: electronic equipment.

SUBSTANCE: invention can be used in digital and analogue automatic control systems, control and stabilization of different physical quantities (temperature, pressure, efficiency, speed, etc.) with feedback, used in various industries and in scientific research for control objects susceptible to vibrations. Feedback system comprises series-connected in closed circuit first regulator, switch, object, subtractor, connected through its negative input, also containing second controller, connected at output of subtracting device. Positive input of subtractor is input of system, and output of control object is output of system. Besides, there is error signal analyzer connected between output of subtractor and control input of switching device, and output of second controller is connected to second input of switching device.

EFFECT: technical result consists in reduction of dynamic error.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами, склонными к колебаниям.The invention relates to electronic equipment and automation and can be used in digital and analog automatic control systems, regulation and stabilization of various physical quantities (temperature, pressure, productivity, speed, etc.) with feedback, used in various industries and in scientific research to control objects prone to vibrations.

Высокоточное управление объектами актуально во многих отраслях промышленности, техники, технологии и науки. Эти задачи решаются с помощью систем с обратной связью, в которых осуществляются соответствующие изменения входных управляющих сигналов, поступающих на объект для обеспечения требуемого значения выходных величин объекта управления. Зависимость выходной величины объекта от входного сигнала определяется его математической моделью. Часто используются модели в виде амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик, то есть зависимости амплитуды и фазы выходного сигнала от частоты входного сигнала. Встречаются объекты, склонные к колебаниям выходной величины.High-precision facility management is relevant in many industries, engineering, technology and science. These problems are solved with the help of feedback systems in which the corresponding changes of the input control signals are input to the object to ensure the required value of the output values of the control object. The dependence of the output value of the object on the input signal is determined by its mathematical model. Often, models are used in the form of amplitude-frequency and phase-frequency characteristics, that is, the dependences of the amplitude and phase of the output signal on the frequency of the input signal. There are objects prone to fluctuations in the output value.

Для решения задачи управления такими объектами могут применяться системы с обратной связью, содержащие традиционные регуляторы с пропорциональным, интегрирующим и дифференцирующим трактами (ПИД-регуляторы). Коэффициенты этих трактов рассчитываются разными методами.To solve the problem of managing such objects, feedback systems containing traditional controllers with proportional, integrating and differentiating paths (PID controllers) can be used. The coefficients of these paths are calculated by different methods.

Известна система с обратной связью, содержащая последовательно включенные в замкнутый контур регулятор, объект управления и вычитающее устройство, включенное через его отрицательный вход, в котором положительный вход является входом системы, а выход объекта является выходом системы [А.С. Востриков, Г.А. Французова, Е.Б. Гаврилов. Основы теории непрерывных и дискретных систем регулирования. 5-е изд., перераб. И доп.: учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008 г., стр. 122, рис. 4.31].A known feedback system comprising a controller sequentially included in a closed loop, a control object and a subtractor connected through its negative input, in which the positive input is the input of the system and the output of the object is the output of the system [A.S. Vostrikov, G.A. Frantsuzova, E.B. Gavrilov. Fundamentals of the theory of continuous and discrete control systems. 5th ed., Revised. And ext.: Study guide. Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2008, p. 122, Fig. 4.31].

Эта система с обратной связью работает следующим образом.This feedback system works as follows.

Целью работы системы является обеспечение наиболее близкого совпадения значения выходной величины с входным сигналом. Выходной сигнал Y с выхода объекта поступает на отрицательный вход вычитающего устройства, на положительный вход которого поступает входной сигнал системы V. Вычисляемая разница этих сигналов, называемая ошибкой Е, поступает на регулятор, который преобразует этот сигнал в управление U. Как правило, преобразование состоит в умножении на большой коэффициент. Также для обеспечения устойчивости в сигнал управления регулятор добавляет компоненту, пропорциональную производной ошибки, а для обеспечения высокой точности статического режима добавляется компонента, пропорциональная интегралу ошибки. Таким образом, общий вид выходного сигнала ПИД-регулятора задается уравнениемThe purpose of the system is to ensure the closest match of the value of the output quantity with the input signal. The output signal Y from the output of the object goes to the negative input of the subtractor, the positive input of which receives the input signal of system V. The calculated difference of these signals, called error E, is fed to the controller, which converts this signal to control U. As a rule, the conversion consists of multiplying by a large coefficient. Also, to ensure stability, the controller adds a component proportional to the derivative of the error in the control signal, and to ensure high accuracy of the static mode, a component proportional to the error integral is added. Thus, the general form of the output signal of the PID controller is given by the equation

Здесь K_P, K_I, K_D - коэффициенты усиления пропорционального, дифференцирующего и интегрирующего каналов регулятора. Проектирование регулятора состоит в этом случае в вычислении таких значений этих коэффициентов, которые обеспечат требуемое быстродействие, точность и устойчивость системы. Например, они могут быть рассчитаны методом численной оптимизации [Жмудь В.А., Ядрышников О.Д. Численная оптимизация ПИД-регуляторов с использованием детектора правильности движения в целевой функции. Автоматика и программная инженерия. 2013. №1 (3). Стр. 24-29. URL: 13-1-4.pdf].Here K _P , K _I , K _D are the gains of the proportional, differentiating and integrating channels of the controller. The design of the controller in this case consists in calculating such values of these coefficients that will provide the required speed, accuracy and stability of the system. For example, they can be calculated by numerical optimization [Zhmud V.A., Yadryshnikov O.D. Numerical optimization of PID controllers using a motion detector in the target function. Automation and software engineering. 2013. No1 (3). Page 24-29. URL: 13-1-4.pdf].

Недостаток такой системы с обратной связью состоит в большой динамической ошибке. Это проявляется в том, что если объект склонен к колебаниям, тогда переходный процесс на ступенчатое изменение входного сигнала V первоначально недостаточно быстро достигает требуемого значения выходной величины Y, а после достижения этой величины совершает множество колебаний около этой величины.The disadvantage of such a feedback system is a large dynamic error. This is manifested in the fact that if the object is prone to oscillations, then the transition to a step change in the input signal V initially does not quickly reach the required value of the output quantity Y, and after reaching this value it makes many oscillations around this value.

Таким образом, хотя установившееся значение переходного процесса соответствует требованиям, предъявляемым к системе с обратной связью, динамическая (начальная) часть переходного процесса неудовлетворительна.Thus, although the steady-state value of the transient process meets the requirements for a feedback system, the dynamic (initial) part of the transient process is unsatisfactory.

Известна другая система с обратной связью, принятая за прототип, содержащая последовательно включенные в замкнутый контур первый регулятор, коммутатор, объект, вычитающее устройство, включенное через его отрицательный вход, также система содержит второй регулятор и компенсирующее звено, последовательно, включенные между выходом вычитающего устройства и вторым входом коммутатора, и анализатор входного сигнала, включенный между положительным входом вычитающего устройства и управляющим входом коммутатора, при этом положительный вход вычитающего устройства является входом системы, а выход объекта управления является выходом системы [В.А. Жмудь, О.Д. Ядрышников. Повышение качества переходного процесса при управлении склонными к колебаниям объектами. Автоматика и программная инженерия. 2013. №3 (5). С. 12-17. рис. 4, URL: http://jurnal.nips.ru/sites/default/files/АИПИ-3-2013-2.pdf].Another feedback system is known, adopted as a prototype, comprising a first controller sequentially included in a closed loop, a switch, an object, a subtractor connected through its negative input, the system also contains a second regulator and a compensating link, connected in series between the output of the subtractor and the second input of the switch, and the analyzer of the input signal connected between the positive input of the subtracting device and the control input of the switch, while the positive input in the reading device is the input of the system, and the output of the control object is the output of the system [V.A. Zhmud, O.D. Nucleolus. Improving the quality of the transition process when managing objects prone to vibrations. Automation and software engineering. 2013. No3 (5). S. 12-17. fig. 4, URL: http://jurnal.nips.ru/sites/default/files/AIPI-3-2013-2.pdf].

Первый регулятор настраивается методом численной оптимизации, как в работе [Жмудь В.А., Ядрышников О.Д. Численная оптимизация ПИД-регуляторов с использованием детектора правильности движения в целевой функции. Автоматика и программная инженерия. 2013. №1 (3). Стр. 24-29. URL: http://jurnal.nips.ru/sites/default/files/АИПИ-3-2013-4.pdf], для обеспечения высокой статической точности; при этом контур со вторым регулятором размыкается. Также второй регулятор совместно с компенсирующим звеном настраивается так, чтобы обеспечить высокую динамическую точность тем же методом численной оптимизации, при этом контур с первым регулятором размыкается. Коммутирующее устройство за счет действия анализатора входного сигнала, управляющего его работой, обеспечивает первоначальное подключение на вход объекта выхода компенсатора, а по окончании переходного процесса подключает вместо этого выхода выход регулятора. Поэтому в начале переходного процесса в системе действует регулятор с компенсирующим звеном, а по окончании переходного процесса действует дополнительный регулятор, что обеспечивает вначале качественный переходный процесс, а в конце робастность, устойчивость и малую статическую ошибку.The first controller is tuned by the method of numerical optimization, as in [Zhmud V.A., Yadryshnikov O.D. Numerical optimization of PID controllers using a motion detector in the target function. Automation and software engineering. 2013. No1 (3). Page 24-29. URL: http://jurnal.nips.ru/sites/default/files/AIPI-3-2013-4.pdf], to ensure high static accuracy; at the same time, the circuit with the second regulator opens. Also, the second regulator, together with the compensating link, is adjusted to provide high dynamic accuracy by the same method of numerical optimization, while the circuit with the first regulator opens. The switching device, due to the action of the analyzer of the input signal that controls its operation, provides the initial connection of the compensator output to the input of the object, and at the end of the transition process it connects the controller output instead. Therefore, at the beginning of the transition process, a regulator with a compensating link operates in the system, and at the end of the transition process, an additional regulator acts, which ensures, first, a high-quality transition process, and at the end robustness, stability, and small static error.

Недостатком этой системы с обратной связью является большая динамическая ошибка.The disadvantage of this feedback system is a large dynamic error.

Причиной этого является тот факт, что коммутатор подключает на вход объекта выход компенсатора только в начале переходного процесса после поступления на вход системы с обратной связью ступенчатого скачка управляющего сигнала V. Вместе с тем, система с обратной связью, как правило, должна работать длительно и непрерывно, при этом ступенчатые изменения управляющего сигнала V не являются единственными воздействиями на систему. Наряду с этими воздействиями на объект воздействуют всевозможные помехи и факторы, не поддающиеся учету, и сама система с обратной связью имеет своей назначением, прежде всего подавление влияния именно таких воздействий. Эти воздействия невозможно измерять, поэтому невозможно выявить их скачкообразные изменения. При этих скачках на вход анализатора входного сигнала поступают не изменяющиеся сигналы, поэтому этот анализатор входного сигнала не осуществляет переключений коммутатора, и поэтому в системе с обратной связью не действует дополнительный регулятор, исключая моменты, когда именно входной сигнал в системе с обратной связью получает ступенчатые приращения. Поскольку первый регулятор применяется для снижения динамической ошибки, то в ходе функционирования системы при изменениях всевозможных возмущающих воздействий, действующих на объект, динамическая ошибка велика. Поэтому в рассмотренной системе с обратной связью динамическая ошибка снижается не всегда, то есть недостаточно эффективно.The reason for this is the fact that the switch connects the compensator output to the object input only at the beginning of the transient process after the step-by-step jump of the control signal V arrives at the input of the feedback system. At the same time, the feedback system, as a rule, should work continuously and continuously , while stepwise changes in the control signal V are not the only effects on the system. Along with these influences, the object is affected by all kinds of interferences and factors that cannot be taken into account, and the feedback system itself has its purpose, first of all, to suppress the influence of just such influences. It is impossible to measure these effects, therefore it is impossible to detect their spasmodic changes. During these jumps, unchanged signals are input to the input analyzer input, therefore, this input signal analyzer does not switch the switch, and therefore an additional controller does not operate in the feedback system, except when the input signal in the feedback system receives step increments . Since the first controller is used to reduce dynamic error, during the operation of the system with changes in all kinds of disturbing influences acting on the object, the dynamic error is large. Therefore, in the considered feedback system, the dynamic error is not always reduced, that is, not efficiently enough.

Предлагаемое изобретение решает задачу (обеспечивает технический эффект) снижения динамической ошибки.The present invention solves the problem (provides a technical effect) of reducing dynamic error.

Поставленная задача решается тем, что в систему с обратной связью, содержащую последовательно включенные в замкнутый контур первый регулятор, коммутатор, объект, вычитающее устройство, включенное через его отрицательный вход, также система содержит второй регулятор, включенный на выходе вычитающего устройства, при этом положительный вход вычитающего устройства является входом системы, а выход объекта управления является выходом системы, введен анализатор сигнала ошибки, включенный между выходом вычитающего устройства и управляющим входом коммутирующего устройства, а выход второго регулятора подключен ко второму входу коммутирующего устройства.The problem is solved in that in a feedback system containing a first controller sequentially included in a closed loop, a switch, an object, a subtractor connected through its negative input, the system also contains a second controller connected at the output of the subtractor, with a positive input of the subtracting device is the input of the system, and the output of the control object is the output of the system, an error signal analyzer is introduced, connected between the output of the subtracting device and the control in the course of the switching device, and the output of the second controller is connected to the second input of the switching device.

Также поставленная задача может быть решена тем, что в указанной выше системе с обратной связью анализатор сигнала ошибки выполнен в виде последовательно включенных дифференцирующего устройства, умножителя и нелинейного элемента, причем второй вход умножителя соединен с входом дифференцирующего устройства и является входом анализатора ошибки, а выходом этого анализатора ошибки является выход нелинейного элемента.Also, the problem can be solved by the fact that in the aforementioned feedback system, the error signal analyzer is made in the form of a differentiating device, a multiplier and a nonlinear element connected in series, the second input of the multiplier being connected to the input of the differentiating device and being the input of the error analyzer, and the output of The error analyzer is the output of a nonlinear element.

Предлагаемая система с обратной связью приведена на Фиг. 1, на Фиг. 2 приведена предлагаемая структура анализатора ошибки, на Фиг. 3 показаны графики переходных процессов в предлагаемой системе и в прототипе.The proposed feedback system is shown in FIG. 1, in FIG. 2 shows the proposed structure of the error analyzer, FIG. 3 shows graphs of transients in the proposed system and in the prototype.

Система с обратной связью (Фиг. 1) содержит:The feedback system (Fig. 1) contains:

1 - объект управления,1 - control object,

2 - первый регулятор,2 - the first regulator,

3 - второй регулятор,3 - the second regulator,

4 - вычитающее устройство,4 - subtractive device,

5 - коммутирующее устройство,5 - switching device

6 - анализатор сигнала ошибки.6 - error signal analyzer.

При этом положительный вход вычитающего устройства 4 является входом системы с обратной связью, выход объекта управления 1 является выходом этой системы с обратной связью. Объект управления 1, вычитающее устройство 4 по отрицательному входу, первый регулятор 2 и коммутатор 5 включены последовательно в замкнутый контур. Второй регулятор 3 включен между выходом вычитающего устройства 4 и вторым входом коммутатора 5, анализатор сигнала ошибки включен между выходом вычитающего устройства и управляющим входом коммутатора.In this case, the positive input of the subtracting device 4 is the input of the feedback system, the output of the control object 1 is the output of this feedback system. The control object 1, the subtracting device 4 at the negative input, the first controller 2 and the switch 5 are connected in series in a closed loop. The second controller 3 is connected between the output of the subtractor 4 and the second input of the switch 5, the error signal analyzer is connected between the output of the subtractor and the control input of the switch.

Анализатор сигнала ошибки 6 может быть выполнен, как показано на Фиг. 2.An error signal analyzer 6 may be performed as shown in FIG. 2.

На Фиг. 2 показан анализатор сигнала ошибки, который содержит:In FIG. 2 shows an error signal analyzer that contains:

7 - дифференцирующее устройство,7 - differentiating device,

8 - умножитель,8 - multiplier,

9 - нелинейный преобразователь.9 - non-linear converter.

Объект 1 может быть таким же, как в прототипе, а именно объектом может служить любое устройство, имеющее вход и выход, при этом выходной сигнал зависит от входного сигнала так, что изменениями входного сигнала можно вызвать требуемое изменение выходного сигнала хотя бы даже с некоторым запаздыванием.Object 1 can be the same as in the prototype, namely, any device having an input and an output can serve as an object, while the output signal depends on the input signal so that changes in the input signal can cause the required change in the output signal with at least some delay .

Все остальные элементы системы с обратной связью могут быть реализованы на аналоговой или цифровой электронной технике. Например, эти устройства могут быть выполнены на основе операционных усилителей с требуемыми обратными связями. Также эти элементы могут быть выполнены на сигнальных процессорах, то есть на микропроцессорах, имеющих на входе АЦП, а на выходе ЦАП, при этом зависимость выходных сигналов от входных в этих элементах задается программно.All other elements of the feedback system can be implemented on analog or digital electronic equipment. For example, these devices can be made on the basis of operational amplifiers with the required feedbacks. Also, these elements can be performed on signal processors, that is, on microprocessors having an ADC input and a DAC output, while the dependence of the output signals on the input signals in these elements is programmed.

Предлагаемая система с обратной связью работает следующим образом. В исходном состоянии коммутатор 5 подключает на свой выход, а значит и на вход объекта 1 один из своих входов, то есть выход одного из регуляторов 2 или 3. Таким образом, контур управления системы получается замкнутым с использованием одного из двух регуляторов, например первый регулятор 2. Этот контур работает как в любой системе с обратной связью, а именно выходной сигнал объекта 1 вычитается на вычитающем устройстве 4 из входного сигнала системы, получаемая на выходе вычитающего устройства 4 разница является сигналом ошибки. Этот сигнал ошибки преобразуется первым регулятором 2, в управляющий сигнал, который поступает через коммутатор 5 на вход объекта 1 и воздействует на объект 1 так, чтобы изменить его выходной сигнал в нужную сторону. Вследствие действия обратной связи выходной сигнал объекта 1 становится равным предписанному значению, поступающему на вход системы. При этом анализатор сигнала ошибки 6 анализирует сигнал ошибки с выхода вычитающего устройства 4 и на его основе формирует логический сигнал, который управляет работой коммутирующего устройства. В зависимости от этого сигнала на выход этого коммутирующего устройства 6 поступает сигнал с его первого входа. Анализатор ошибки 6 в зависимости от того, уменьшается ли она по величине, или не уменьшается, подключает первый регулятор 2 или второй регулятор 3. Оба этих регулятора заранее настраиваются методом численной оптимизации в составе схемы, реализующей такое переключение. Экспериментально моделированием на нескольких примерах выявлено, что такой способ позволяет уменьшить динамическую ошибку системы. Теоретическое обоснование этого можно дать на основе следующих соображений. Изменения сигнала на выходе системы, когда ошибка уменьшается по величине, можно охарактеризовать как «правильные» изменения. Изменения выходных сигналов, когда ошибка возрастает по величине, можно охарактеризовать как «неправильные» изменения. Поскольку «правильные» и «неправильные» изменения могут чередоваться, можно это трактовать, как чередование «правильной» и «неправильной» работы регулятора. Поэтому может быть поставлен вопрос о корректировке «неправильной» работы регулятора путем изменения его коэффициентов. Для проверки продуктивности этой идеи достаточно осуществить моделирование такой системы, при этом первый регулятор 2 и второй регулятор 3 могут, например, иметь одинаковые математические модели, но различные коэффициенты усиления, которые определяются методом численной оптимизации. Если бы указанный метод не был эффективен, то процедура численной оптимизации давала бы одинаковые коэффициенты для первого и второго регуляторов 2 и 3, поскольку переключение регуляторов не приводило бы к снижению величины целевой функции. Моделирование показало, что всегда процедура дает разные коэффициенты для первого и второго регуляторов 2 и 3. Это подтверждает эффективность метода для исследованных видов регуляторов.The proposed feedback system works as follows. In the initial state, the switch 5 connects one of its inputs to its output, and therefore to the input of object 1, that is, the output of one of the regulators 2 or 3. Thus, the control loop of the system is closed using one of the two regulators, for example, the first regulator 2. This circuit works as in any feedback system, namely, the output signal of object 1 is subtracted on the subtractor 4 from the input signal of the system, the difference received at the output of the subtractor 4 is an error signal. This error signal is converted by the first controller 2, into a control signal, which is fed through the switch 5 to the input of object 1 and acts on the object 1 so as to change its output signal in the right direction. Due to the action of the feedback, the output signal of object 1 becomes equal to the prescribed value supplied to the input of the system. In this case, the analyzer of the error signal 6 analyzes the error signal from the output of the subtracting device 4 and on its basis generates a logical signal that controls the operation of the switching device. Depending on this signal, the output from this switching device 6 receives a signal from its first input. The error analyzer 6, depending on whether it decreases in size or does not decrease, connects the first regulator 2 or the second regulator 3. Both of these regulators are pre-configured by numerical optimization as part of a circuit that implements such a switch. Experimentally, modeling on several examples revealed that this method allows to reduce the dynamic error of the system. A theoretical justification for this can be given on the basis of the following considerations. Changes in the signal at the system output, when the error decreases in magnitude, can be described as “correct” changes. Changes in output signals when the error increases in magnitude can be described as “wrong” changes. Since the “right” and “wrong” changes can alternate, this can be interpreted as alternating the “correct” and “incorrect” operation of the regulator. Therefore, the question may be raised about adjusting the “incorrect” operation of the regulator by changing its coefficients. To test the productivity of this idea, it is enough to simulate such a system, while the first controller 2 and the second controller 3 can, for example, have the same mathematical models, but different amplification factors, which are determined by the method of numerical optimization. If this method were not effective, the numerical optimization procedure would give the same coefficients for the first and second controllers 2 and 3, since switching the controllers would not lead to a decrease in the value of the objective function. Modeling showed that the procedure always gives different coefficients for the first and second regulators 2 and 3. This confirms the effectiveness of the method for the studied types of regulators.

Анализатор ошибки может быть выполнен, например, как показано на Фиг. 2, в виде последовательно включенных дифференцирующего устройства 7, умножителя 8 и нелинейного преобразователя, причем второй вход умножителя 8 при этом соединен с входом дифференцирующего устройства 7 и является входом этого анализатора ошибки.An error analyzer may be performed, for example, as shown in FIG. 2, in the form of a series-connected differentiating device 7, a multiplier 8 and a non-linear converter, the second input of the multiplier 8 being connected to the input of the differentiating device 7 and is the input of this error analyzer.

Этот анализатор ошибки работает следующим образом. Ошибка поступает на умножитель 8 через дифференцирующее устройство 7 и непосредственно на его второй вход. Поэтому на выходе умножителя формируется сигнал, равный произведению ошибки на ее производную. Если ошибка возрастает по величине, то это произведение положительно, а если она убывает по величине, то это произведение отрицательно. Нелинейный элемент преобразует этот сигнал в дискретный сигнал с двумя выходными значениями. Этот сигнал выдается на выход анализатора ошибки, чтобы управлять переключениями коммутирующего устройства.This error analyzer works as follows. The error arrives at the multiplier 8 through the differentiating device 7 and directly to its second input. Therefore, a signal is generated at the output of the multiplier, equal to the product of the error by its derivative. If the error increases in magnitude, then this product is positive, and if it decreases in magnitude, then this product is negative. A nonlinear element converts this signal into a discrete signal with two output values. This signal is output to the error analyzer to control the switching of the switching device.

Таким образом, данная система обеспечивает снижение динамической ошибки. Тем самым поставленная задача решена.Thus, this system provides a reduction in dynamic error. Thus, the task is solved.

Для иллюстрации технического эффекта предлагаемой системы с обратной связью (решения поставленной задачи) на Фиг. 3 приведен результат моделирования такой системы: верхний график, а также в случае работы системы по прототипу: нижний график.To illustrate the technical effect of the proposed feedback system (solving the problem) in FIG. Figure 3 shows the result of modeling such a system: the upper graph, and also in the case of a prototype system: the lower graph.

При этом математическая модель объекта 1 задана в виде передаточной функции следующего вида:In this case, the mathematical model of object 1 is set in the form of a transfer function of the following form:

Здесь s - аргумент преобразования Лапласа, аналогичный оператору дифференцирования при описании объекта в форме дифференциальных уравнений. Расчет коэффициентов выполнен моделированием в программе VisSim. Стоимостная функция для оптимизации представляет собой интеграл от произведения модуля ошибки на время с момента начала переходного процесса. В случае применения простого ПИД-регулятора расчет дал следующие коэффициенты регулятора: К_П=-0,122; К_И=0,164; К_Д=0,55 - соответственно коэффициенты пропорционального, интегрирующего и дифференцирующего трактов. В случае применения системы по Фиг. 3 получены коэффициенты для первого регулятора: К_П=-0,517; К_Д=-0,538; коэффициенты для второго регулятора: К_П=0,282; К_Д=0,814; коэффициенты для третьего регулятора К_И=0,24.Here s is the Laplace transform argument, similar to the differentiation operator when describing an object in the form of differential equations. The coefficients are calculated by modeling in the VisSim program. The cost function for optimization is the integral of the product of the error module by the time since the beginning of the transition process. In the case of using a simple PID controller, the calculation gave the following controller coefficients: K _P = -0.122; _KI = 0.164; To _D = 0.55 - respectively, the coefficients of the proportional, integrating and differentiating paths. In the case of using the system of FIG. 3, the coefficients for the first controller are obtained: K _P = -0.517; K _D = -0.538; coefficients for the second controller: K _P = 0.282; K _D = 0.814; the coefficients for the third regulator K _And = 0.24.

По графикам на Фиг. 3 видно, что динамическая ошибка на верхнем графике меньше, чем на нижнем графике. Действительно, на верхнем графике выходная величина быстрее достигает предписанного значения, равного единице, колебания около равновесного состояния меньше по величине и быстрее прекращаются.According to the graphs in FIG. Figure 3 shows that the dynamic error in the upper graph is smaller than in the lower graph. Indeed, in the upper graph, the output quantity quickly reaches the prescribed value equal to one, the oscillations near the equilibrium state are smaller in magnitude and stop faster.

Таким образом, предлагаемое изобретение решает задачу снижения динамической ошибки.Thus, the present invention solves the problem of reducing dynamic error.

Claims

1. A feedback system comprising a first controller, a switch, an object, a subtractor connected in series through its negative input, also included in a closed loop, also having a second controller connected at the output of the subtractor, the positive input of the subtractor being the input of the system, and the output of the control object is the output of the system, characterized in that an error signal analyzer is inserted into it, connected between the output of the subtractor and the control input device, and the output of the second controller is connected to the second input of the switching device.

2. The feedback system according to claim 1, characterized in that the error signal analyzer is made in the form of a sequentially differentiating device, a multiplier and a nonlinear element, the second input of the multiplier connected to the input of the differentiating device and is the input of the error analyzer, and the output of this analyzer error is the output of a nonlinear element.