SU1013910A1 - Самонастраивающа с система - Google Patents

Abstract

САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА , содержаща  блок ограничени , последовательно соединенные интегратор , первый, блок сравнени  и линейный фильтр и последовательно соединенные второй блок CE двнeни , объект управлени , третий блок сравнени , блок настройки и блок с переменным коэффициентом , второй вход которого соединен с вторым входом брока настройки и с первым входом третьего блока сравнени , второй вход которого соединён с выходом интегратора , а вторые входы первого и второго блоков сравнени  объединены, отличающа с  тем, что, с целью повышени  динамической точг ности системы, она содержит первый делитель и последовательно, соединенные эталонную модель,, четвертый Ьлок сравнени , второй делитель, сумма-г тор, фильтр нижних частот и умножитель , выход линейного фильтра через последовательно соединенные первый делитель, блок ограничени .и ум- ножитель соединен с входом интегра (О тора, первый вход умножител  соедиО нен с вторым входом первого дели- т,ел , а выход второго блок Ьравнени  соединен с входом эталонной модели и вторым входом второго делител . . гЭ -.J.

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению объектами с нестационарными параметрами, в частности к самонастраивающимс  сис темам управлени  с эталонной модель Известна самонастраивающиес  сие темыг содержащие этгшонную модель, вы витель рассогласовани  между выходными сигналами объекта и эталонной модели, сумматор сигналов обратных св зей на входе объекта, бло перестройки коэффициентов обратных св зей и блок выработки сигналов настройки lit. Однако алгоритм работы такой сис темы ,не учитывает изменени  уровн  ограничени  скорости выходной коорд наты объекта, что приводит к недоис пользованию потенциальных возможностей объекта улравлени . Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  самонастраивающа с  система, содержаща  блок ограничени , последовательно соединенные интегратор, первый блок сравнени  и линейный фильт и последовательно соединенные второ блок сравнени , объект управлени , третий блок сравнени , блок настройки и блок с переменным коэффициентом , второй вход которого соедине с вторым входом блока настройки и с первым входом третьего блока срав нени , второй вход которого соедине с выходом интегратора, а вторые входы первого и второго блоков срав нени  объединены 2. Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности работы системы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что самонастраивающа с  система также содержит первый делитель и последовательно соединенные эталонную модель, четвертый блок сравнени , второй делитель, сумматор, фильтр нижних часто- и умножитель, выход линейного фильтра через после довательно соединенные первый делитель , блок ограничени  и умножитель соединен с входом интегратора, первый вход умножител  соединен с вторым входом первого делител , а выхо второго блока сравнени  соединен с входом эталонной модели и вторым входом второго делител . На фиг, 1 представлена функциональна  схема самонастраивающейс  системы ; на фиг. 2 - временные диаг раммы работы системы. На схеме прин ты следующие обозначени : и - управл ющее воздействне ; сГ- входной сигнал объекта; Хэ - выходной сигнал основной этало ной модели Xjj. - выходной сигнал объекта} Е k - ой1Ибка рассогласовани  } оС - сигналы настройки блока перестраиваемых коэффициентов Z - сигнал сдвига уровн  k - оценка коэффициента передачи объекта. Система содержит объект 1 управлени  , эталонную основную )модель 2, третий 3 и второй 4 блоки сравнени , блок 5 с переменным коэффициентом (обратных св зей), блок б настройки, первый блок 7 сравнени  (основной модели, линейный фильтр 8, первый делитель 9, блок 10 ограничени , умножитель 11., интегратор 12, эталонную модель 13, четвертый блок 14 сравнени , втор л делитель 45, сумматор 16 и фильтр 17 нижних частот. Схема работает следующим образом. . Ограничение скорости выходной координаты объекта х определ етс  двум  факторами: во-первых, ограничением энергии, подводимой к объекту , во-вторых, инерционностью нагрузки объекта. Дл  конкретного объекта уровень ограничени  энергии есть величина посто нна , завис ща  от конструктивных параметров, инерционность же нагрузки может измен тьс  в значительных пределах. Так, если выходной координатой  вл етс  скорость вращени  uj, из основного уравнени  движени  аг где MдJ,- динамический момент; D - момент энергии нагрузки, можно оценить величину ограничени  ускорени  ( ) Мдин mctx , dt /пхлх J , В частности, дл  электроприводов величиной, определ к дей ограничение динамического момента,  вл етс  уровень ограничени  тока двигател , дл  гидроприводов - величина максимального давлени . Структурно эти соотношени  можно представить в.виде последовательного соединени  звена ограничени , характеризующего уровень ограничени  момента (энергии ) и интегратора с коэффициентом передачи 1/J, измен ющимс  при изменении -инерционности нагрузки. При традиционном выборе стационарных параметров эталонной модели их определ ют из услови  максимального совпадени  движений модели и объекта с учетом ограничений при максимальной инерционности нагрузки/ так как при нарушении этого требовани  может окапатьс , что объект принципиально не сможет достичь скоростей изменени  координат, задаваемых эталоном , что предопределит неустойчивость процессов самонастройки. При уменьшении инерционности нагрузки объект .потенциально будет способен развивать большие скорости, однако при жестких параметрах модели и нор мальной работе контуров самонастрой ки он будетвынужден следовать за эталоном. Дл  приведени  в соответствие уставок эталонной модели и потенциальных возможностей объекта, мен ющихс  с изменением нагрузки, используетс  измерение степени инерционности нагрузки и перестройка параметров модели. Дл  оценки инерционности объекта, мерой которого  вл етс  коэффициент передачи объек та управлени , используетс  схема, состо ща  из элементов 13-17. Без учета переходных процессов выходной сигнал фильтра нижних частот 17 (фНЧ) в соответствии со схемой определитс  как , фильтра ниж них.частот 17; Кр - коэффициент передачи объекта 1; Kj - коэффициент передачи эталонной модели 13; Кд - масштабный коэффицие делител  15. Выбира  сигнал сдвига уровн  велиЧИНОЙ К , получаем к ифнч Л т.е. выходной сигнал ФНЧ 17  вл етс  некоторой оценкой коэффициента передачи объекта. Выбором параметров эталонной модели 13 максимально соот.ветствук щими расчетным номинальным ) параметрам объекта гарантируетс  несме . щенность этой оценки не только в установившихс , но и в переходных режимах с точностью до погреишости соответстви  параметров объекта 1 . модели 13. Наличие этой погрешност приводит к гЮ влению некоторой оши ки в оценке коэффициента в переход ных режимах, что требует включени  в схему фильтра нижних частот 17. Схема основной эталонной модели 2 содержит блок 10 ограничени  и умножитель 11. Уровень ограничени  блока 10 выбираетс  равным уровню ограничени  объекта. При подаче на вход умножител  11 сигнала оценки коэффициент передачи соединени  умножитель 11 - интегратор 12 изме н етс  таким же образом, как и коэффициент передачи интегратора- в структурном представлении объекта управлени . Таким образом, динамические характеристики эталонной модели 2 пр вод тс  в соответствие с измен к ци мис  возможност ми объекта 1 управлени , что гарантируетс  совпадением ограничений скорости изменени  выходных координат эталонной модели 2 и объекта 1 при изменении инерционности нагрузки объекта. Однако при осуществлении с этой целью изменени  коэффициента передачи умножител  11 измен етс  контурный коэффициент передачи эталонной модели как замкнутой динамической системы, что приводит к изменению уставок показателей качества эталонной модели что особенноскажетс  при работе эталонной модели (и объекта ) в ли-нейном режиме. С целью сохранени  динамических параметров линейного режима в схему эталонной модели 2 введен первый блок делени  9, на вход де 1ител  которого подан тот . же сигнал, что и на управл к ций вход умножител  11. В этом случае контурный коэффициент передачи эталонной модели 2 не будет зависеть от величины сигнала л при работе модели в линейном режиме, что следует из очевидного соотношени  Т -11 - KQ К где КдК:| - коэффициенты передачи де лител  9 и умножител  11; Kg соответственно их масштабные коэффициенты. Параметры линейного фильтра 8 выбираютс  обычным образом при предложении линейности объекта управлени  и эталонной модели. На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы системы в виде реакции .на ступенчатое изменение управл ющего сигнала и двух различных уровней. Индексом 1 обозначена реакци  системы при номинальных параметрах и максимальной- инерционности нагрузкн . При стационарных параметрах модели така  реакци  будет обеспечиватьс  и при минимальной инерционности нагрузки, хот  объект может обес4 печить реакцию вида П вследствие поЧ вышени  уровн  ограничени  скорости. При стационарных параметрах модели ., реакци  на меньшее входное воздейст-вие будет иметь вид кривой Ш, что свидетельствует о  вном недоиспользовании возможностей объекта. При работе звеньев оценки К объекта и перестройке ее параметров в соответствии с схемой (.фиг. 1} реакци  системы при минимальной инерционности нагрузки будет иметь вид кривой Q -при реакции на управление U2 и вид кривой IY при реакции на управление О. Крива  V характеризует реакцию системы при наличии . ограничени  в схеме эталонной модели

2, но при исключении делител  9 и умножител  11,

Таким образом, реальное повышение быстродействи  систелвл характер 1зуетс  уменьшением времени первого согласовани  с t до t при Максимальном управл ющей воздействии U и с t до ti-npn некотором меньшем значении управлени  U.

Технико-экономический эффект от внедрени  подобной структуры .определ етс  повышение быстродействи 

системы,.что приводит к повышению динамической точности системы,Этот факт может оказатьс  реша1р1цим при выборе структурной схемы систе1« уп равлени  такими объектами, как металлообрабатывающие станки и летательные аппараты. При макетировании систек« управлени  на аналоговой вычислительной машине отмечено уменьшение времени переходного процесса по Сравнению с известной системой в 2-7 раз в зависимости от уровн  управл ющего воздействи .

t/ 2 fj

Фие.1

t

Claims (1)

1. САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА, содержащая блок .ограничения, последовательно соединенные интегратор,первый, блок сравнения и линейный , фильтр и последовательно соединенные второй блок сравнения, объект управления, третий блок сравнения, блок настройки и блок с переменным коэф- £Ц-..£013910, фициентом, второй вход которого соединен с вторым входом 0/гока настройки и с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединён с выходом интегратора, а вторые входы первого и второго блоков сравнения объединены, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамической точт ности системы, она содержит первый делитель и последовательно, соединенные эталонную модель, . четвертый блок сравнения, второй делитель, сумматор, фильтр нижних частот и умножитель , выход линейного фильтра через последовательно соединенные первый делитель, блок ограничения.и ум-° ножитель соединен с входом интегратора, первый вход умножителя соедао нен с вторым входом первого дели- ‘ теля, а выход второго блок^ Сравнения соединен с входом эталонной модели и вторым входом второго делителя