RU53026U1

RU53026U1 - SELF-ADJUSTING SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF A NON-STATIONARY TECHNOLOGICAL OBJECT

Info

Publication number: RU53026U1
Application number: RU2006102547/22U
Authority: RU
Inventors: Наталья Ивановна Шиянова; Александр Николаевич Мамцев
Original assignee: Наталья Ивановна Шиянова; Александр Николаевич Мамцев
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Полезная модель относится к регулируемым и управляющим системам общего назначения, в частности, к самонастраивающимся системам управления сложными технологическими процессами, реализованным на микропроцессорной элементной базе. Сущность п.м.: самонастраивающаяся система автоматического управления технологическим объектом снабжена компенсатором транспортного запаздывания, подключенным входом к элементу сравнения, а выходом - к регулятору автоматического управления, причем компенсатор транспортного запаздывания состоит из трех включенных последовательно усилительных блоков, подключенных к элементу суммирования, дополнительного элемента сравнения, включенного между первым и вторым усилительными блоками, и двух интегрирующих блоков, первый из которых своим входом подключен к выходу второго усилительного блока, и выходом - к дополнительному элементу сравнения, а второй интегрирующий блок своим входом подключен к выходу элемента суммирования, и выходом - к элементу сравнения.The utility model relates to regulated and control systems of general purpose, in particular, to self-adjusting control systems for complex technological processes implemented on a microprocessor-based element base. The essence of the metro: the self-adjusting automatic control system for the technological object is equipped with a transport delay compensator connected to the input to the comparison element and an output to the automatic control regulator, and the transport delay compensator consists of three series-connected amplifying units connected to the summing element, an additional element comparison included between the first and second amplification units, and two integrating units, the first of which the input is connected to the output of the second amplifier unit, and the output to an additional comparison element, and the second integrating unit is connected by its input to the output of the summing element, and the output to the comparison element.

Description

Полезная модель относится к регулируемым и управляющим системам общего назначения, в частности, к самонастраивающимся системам управления сложными технологическими процессами, реализованным на базе микропроцессорной элементной техники для изготовления "сухого" и сгущеного молока.The utility model relates to adjustable and control systems of general purpose, in particular, to self-adjusting control systems for complex technological processes, implemented on the basis of microprocessor-based elemental technology for the production of "powdered" and condensed milk.

Известна система автоматического управления (САУ) нестационарным объектом n-го порядка, содержащая объект, подключенный входом через усилитель мощности к выходу сумматора, элемент сравнения, подсоединенный одним входом через модель-эталон к задатчику, другим входом к выходу объекта и выходом к входу интегрального регулятора, два дифференцирующих фильтра и суммирующего усилителя, который подключен к выходом ко второму входу своего дифференцирующего фильтра - патент РФ №2150728, кл. G 05 В 17/00, 2000.A known system of automatic control (ACS) of an unsteady object of the n-th order, containing an object connected via an input through a power amplifier to the output of the adder, a comparison element connected by one input through a reference model to the master, another input to the output of the object and the output to the input of the integral controller , two differentiating filters and a summing amplifier, which is connected to the output to the second input of its differentiating filter - RF patent No. 2150728, cl. G 05 B 17/00, 2000.

Однако такая САУ может не обеспечить заданную точность управления такими объектами из-за широкого диапазона изменения коэффициента усиления и неустойчивый режим фазификации, а также трудность идентификации значения физической величины при малых значениях функции принадлежности.However, such self-propelled guns may not provide the specified accuracy for controlling such objects due to the wide range of variation of the gain and unstable phasing mode, as well as the difficulty of identifying the value of a physical quantity at small values of the membership function.

Кроме того, с помощью существующих программных и схемотехнических средств режимы с малыми значениями функций принадлежности трудны в реализации.In addition, using existing software and circuitry, modes with small values of membership functions are difficult to implement.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа самонастраивающаяся система автоматического управления нестационарным технологическим объектом, содержащая задатчик рабочих команд, подсоединенный к элементу сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования, равный разнице задающего сигнала и текущего значения задающей величины, регулятор The closest known for its technical essence and the achieved result is a self-adjusting system for automatic control of a non-stationary technological object selected as a prototype, containing a task command dial connected to a comparison element that generates a mismatch signal equal to the difference between the reference signal and the current value of the reference quantity, the regulator

автоматического управления, подключенный через объект управления к элементу суммирования, выходом подключенному к элементу сравнения с образованием канала обратной связи и автоматического управления в режиме граничного состояния (см., например, патент РФ на ПМ №51242, кл. G 05 В 13/02, опубл. 27.01.2006).automatic control connected through the control object to the summing element, the output connected to the comparison element with the formation of the feedback channel and automatic control in the boundary state mode (see, for example, RF patent for ПМ №51242, class G 05 В 13/02, published on January 27, 2006).

К недостаткам такой системы следует отнести ее инерционность и технологическое запаздывания выполнения команд, а также недостаточную точность срабатывания системы в пограничных режимах регулирования и сложность.The disadvantages of such a system include its inertia and the technological delay in the execution of commands, as well as the insufficient accuracy of the system in border control modes and complexity.

Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата.The essence of the claimed utility model is expressed in the aggregate of essential features sufficient to achieve the technical result provided by the proposed utility model.

Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является повышение точности за счет исключения времени транспортного запаздывания срабатывания, технологичности и устойчивости, в том числе и динамического переходного процесса в системах автоматического регулирования.The technical result from the use of the proposed utility model is to increase accuracy by eliminating the transport delay of the response, manufacturability and stability, including the dynamic transient in automatic control systems.

Указанный технический результат достигается тем, что самонастраивающаяся система автоматического управления нестационарным технологическим объектом, содержащая задатчик рабочих команд, подсоединенный к элементу сравнения, который вырабатывает сигнал рассогласования, равный разнице задающего сигнала и текущего значения задающей величины, регулятор автоматического управления, подключенный через объект управления к элементу суммирования, выходом подключенному к элементу сравнения с образованием канала обратной связи и автоматического управления в режиме граничного состояния, снабжена компенсатором транспортного запаздывания, подключенным входом к элементу сравнения, а выходом - к регулятору автоматического управления, причем компенсатор транспортного запаздывания состоит из трех включенных последовательно усилительных блоков, подключенных к элементу суммирования, дополнительного элемента сравнения, включенного между первым и вторым усилительными блоками, и двух интегрирующих блоков, первый из которых своим The specified technical result is achieved by the fact that a self-adjusting automatic control system for a non-stationary technological object, comprising a task command dial connected to a comparison element that generates a mismatch signal equal to the difference of the reference signal and the current value of the reference quantity, an automatic control controller connected to the element through the control object summation, output connected to the comparison element with the formation of the feedback channel and automatically control in the boundary state mode, is equipped with a transport delay compensator connected by an input to the comparison element, and an output - by an automatic control regulator, and the transport delay compensator consists of three series-connected amplifying units connected to the summing element, an additional comparison element included between the first and the second amplifying blocks, and two integrating blocks, the first of which

входом подключен к выходу второго усилительного блока, и выходом - к дополнительному элементу сравнения, а второй интегрирующий блок своим входом подключен к выходу элемента суммирования, и выходом - к элементу сравнения.the input is connected to the output of the second amplifier unit, and the output to an additional comparison element, and the second integrating unit is connected by its input to the output of the summing element, and the output to the comparison element.

Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи к достигаемому результату.The claimed combination of essential features is in direct causal relation to the achieved result.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of "novelty", since it is not known from the prior art.

Предложенное устройство является промышленно применимым, т.к. может быть реализовано существующими техническими средствами.The proposed device is industrially applicable, because can be implemented by existing technical means.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.Thus, the proposed technical solution meets the established conditions of patentability of a utility model.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.The other known technical solutions for a similar purpose with similar significant features by the applicant was not found.

На фиг.1 представлена структурно-блочная схема предложенной системы автоматического управления, на фиг.2 - структурно-блочная схема компенсатора транспортного запаздывания.Figure 1 presents the structural block diagram of the proposed automatic control system, figure 2 is a structural block diagram of the compensator transport delay.

Предложенная самонастраивающаяся система автоматического управления нестационарным технологическим объектом содержит задатчик рабочих команд (не показан), подсоединенный к элементу сравнения 1, который вырабатывает сигнал рассогласования, равный разнице задающего сигнала и текущего значения задающей величины, регулятор 2 автоматического управления, подключенный через объект управления 3 к элементу суммирования 4, выходом подключенному к элементу сравнения 1 с образованием канала обратной связи и автоматического управления в режиме граничного состояния.The proposed self-adjusting system for automatic control of a non-stationary technological object contains a working command controller (not shown) connected to a comparison element 1, which generates a mismatch signal equal to the difference between the reference signal and the current value of the reference value, automatic control controller 2 connected through the control object 3 to the element summation 4, the output connected to the comparison element 1 with the formation of the feedback channel and automatic control in boundary state.

Предложенная самонастраивающаяся система снабжена компенсатором 5 транспортного запаздывания, входом подключенным к выходу элемента сравнения 1, а выходом - к регулятору 2 автоматического управления, причем компенсатор 5 транспортного запаздывания The proposed self-adjusting system is equipped with a compensator 5 for transport delay, an input connected to the output of the comparison element 1, and an output to the controller 2 of automatic control, the compensator 5 for transport delay

состоит из подключенных к элементу сравнения 1 трех подключенных последовательно усилительных блоков 6, 7, 8, подключенных к элементу сравнения 1, дополнительного элемента сравнения 9, включенного между первым и вторым усилительными блоками 6 и 7, и двух интегрирующих блоков 10 и 11, первый из которых своим входом подключен к выходу второго усилительного блока 7, и выходом - к дополнительному элементу сравнения 9, а второй интегрирующий блок 11 своим входом подключен к выходу элемента суммирования 4, и выходом - к элементу сравнения 1.consists of three amplifier units 6, 7, 8 connected in series to the comparison element 1, connected to the comparison element 1, an additional comparison element 9 connected between the first and second amplification blocks 6 and 7, and two integrating blocks 10 and 11, the first of which, by its input, is connected to the output of the second amplifier block 7, and by the output, to an additional comparison element 9, and the second integrating block 11, by its input, is connected to the output of the summation element 4, and by the output, to the comparison element 1.

Условно обозначены: y(t) - задающее воздействие, x(t) - управляемая величина, ε(t) - рассогласование, z(t) - выходной сигнал компенсатора, u(t) - управляющее воздействие, λ(t) - нагрузка (возмущающее воздействие).Conventionally marked: y (t) is the driving action, x (t) is the controlled variable, ε (t) is the mismatch, z (t) is the output signal of the compensator, u (t) is the control action, λ (t) is the load ( disturbing effect).

Предлагаемая САУ работает следующим образом.The proposed self-propelled guns works as follows.

Сигнал ε(t) рассогласования поступает на элемент сравнения 1, где из него вычитается выходной сигнал z(t), прошедший перед этим через второй интегрирующий блок 11. Выходной сигнал элемента сравнения 1 поступает на первый усилительный блок 6, выходной сигнал которого поступает на дополнительный элемент сравнения 9, где из него вычитается выходной сигнал первого интегрирующего блока 10.The mismatch signal ε (t) is supplied to the comparison element 1, where the output signal z (t), which passed through the second integrating unit 11, is subtracted from it. The output signal of the comparison element 1 is supplied to the first amplifier block 6, the output signal of which is supplied to an additional a comparison element 9, where the output signal of the first integrating unit 10 is subtracted from it.

Выходной сигнал дополнительного элемента сравнения 9 поступает на второй усилительный блок 7, далее - на третий усилительный блок 8, а затем на элемент суммирования 4, после которого выходной сигнал z(t) компенсатора 5 транспортного запаздывания поступает на регулятор 2 автоматического управления.The output signal of the additional comparison element 9 is supplied to the second amplifier unit 7, then to the third amplifier unit 8, and then to the summing element 4, after which the output signal z (t) of the transport delay compensator 5 is fed to the automatic control controller 2.

Компенсатор транспортного запаздывания предполагается к использованию в действующих системах автоматического управления с различными регулирующими приборами. Практически во всех серийных регулирующих приборах доступен сигнал ε(t) и имеются дополнительные входы для подачи стандартных сигналов z(t). Однако, поскольку сигнал ε(t) уже поступает в регулирующий прибор, то подключаемый компенсатор не должен его дублировать.The delayed transport compensator is supposed to be used in existing automatic control systems with various control devices. In almost all serial control devices, the signal ε (t) is available and there are additional inputs for supplying standard signals z (t). However, since the signal ε (t) is already entering the control device, the compensator must not duplicate it.

Следует отметить, что подключение компенсатора может потребовать перенастройку регулирующего прибора ввиду некоторого изменения динамических свойств контура управления, так как используется физически реализуемый компенсатор.It should be noted that the connection of the compensator may require reconfiguration of the control device due to some change in the dynamic properties of the control loop, since a physically feasible compensator is used.

Такие системы управления находят все большее применение в машиностроении (станкостроение, авиастроение, робототехника, космическая и автомобильная отрасли), пищевой, нефтяной и газовой промышленности в тех случаях, когда объект управления не имеет приемлемой классической математической модели.Such control systems are increasingly used in mechanical engineering (machine tool building, aircraft manufacturing, robotics, space and automotive industries), food, oil and gas industries in cases where the control object does not have an acceptable classical mathematical model.

Таким образом, предложенная САУ обеспечивает повышение точности за счет исключения времени транспортного запаздывания срабатывания, устойчивости и технологичности регулирования.Thus, the proposed self-propelled guns provides an increase in accuracy by eliminating the time of transport delay operation, stability and adaptability of regulation.

Claims

A self-adjusting system for automatic control of a non-stationary technological object, containing an operating command controller connected to a comparison element that generates a mismatch signal equal to the difference of the reference signal and the current value of the reference quantity, an automatic control controller connected via the control object to the summing element, output connected to the comparison element with the formation of a feedback channel and automatic control in the boundary state mode, excellent characterized in that the system is equipped with a transport delay compensator connected to an input to a comparison element and an output to an automatic control regulator, and the transport delay compensator consists of three series-connected amplification units connected to a summing element, an additional comparison element connected between the first and second amplifying blocks, and two integrating blocks, the first of which is connected with its input to the output of the second amplifier block, and the output to tional comparison element, and the second integrator unit with its input connected to the output of summing element, and the output - to the comparison element.