SU1236422A1 - Самонастраивающа с система дл регулировани объектов с запаздыванием - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может использоватьс  в системах регулировани  объектов с нестационарным запаздыванием с широким изменением обобщенных параметров регулируемого процесса и возмущающих воздействий. Включение эталонной модели в систему управлени  делает возможным перестройку системы управлени  объектом при быстрых изменени х возмущающих воздействий. Повыщение точности регулировани  объектов с запаздыванием достигаетс  путем введени  второго блока сравнени  и блока регулировани  времени задержки. Это обеспечивает установление времени задержки в системе, равного фактической длительности переходного процесса на объекте, а также возможность выработки адекватных управл ющих воздействи  при высокой частоте изменений состо ний объекта, не допускающих выхода объекта регулировани  за границы его устойчивости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (О (Л IN:) оо 05 4 ГчЭ ГО

Description

Изобретение относитс  к автоматике и может использоватьс  в системах регулировани  объектов с нестационарным запаздыванием , с широким диапазоном изменени  обобщенных параметров регулируемого процесса и возмущающих воздействий.

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  и расширение области применени  самонастраивающейс  системы дл  регулировани  объектов с запаздыванием за счет обеспечени  временной коррекции на управл ющее воздействие путем учета скорости изменени  сигналов на выходе объекта и формировани  величины управл ющего воздействи , пропорционального сумме сигналов, различных по знаку и выработанных дл  прошедшего текущего моментов времени.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы; на фиг. 2 - блок-схема блока регулировани  времени задержки, вариант; на фиг. 3 - графики изменени  сигналов системы регулировани , иллюстрирующие работу предлагаемой и известной систем.

Система содержит эталонную модель , объект 2 регулировани , блок 3 задержки, блок 4 регулировани  времени задержки., первый блок 5 сравнени , второй блок 6 сравнени , первый умножитель 7, первый усилитель 8, первый интегратор 9, второй умножитель 10, третий умножитель 11, второй усилитель 12, второй интегратор 13, четвертый умножитель 14, сумматор 15.

Блок 4 регулировани  времени задержки включает в себ  блок 16 дифференцировани , первый вентиль 17, первый пороговый элемент 18, инвертор 19, второй вентиль 20, второй пороговый элемент 21, задат- чик 22, блок 23 сравнени , усилитель 24, третий пороговый элемент 25, третий вентиль 26.

Система работает следующим образом. На вход эталонной модели 1 поступает значение внешнего воздействи  f(t). Выходной сигнал эталонной модели 1 Хэт. (t), представл ющий собой прогнозное значение выходного сигнала объекта 2 после осуществлени  внешнего воздействи  y(t), поступает на первый вход первого блока 5 сравнени  и на вход блока 3 задержки. Поскольку блок 3 задержки сдвигает сигнал во времени на величину т, определенную в блоке 4 регулировани  времени задержки, на первый вход второго блока 6 сравнени  в момент времени t поступает значение выходного сигнала эталонной модели 1 хат. (tT), выработанное в момент времени {t- т). Значение X3T,(t-т) представл ет собой прогнозное значение выходного сигнала объекта 2 после осуществлени  внешнего воздействи  f{t-т), т.е. значение выходного сигнала объекта 2 в момент времени t хоб(1). В первом и втором блоках 5 и 6 сравнени  выработанные эталонной моделью 1 сигналы хэт.(1| и Кэт {t-т) соответственно сравниваютс  со значением выходного сигнала объекта 2 xo6.(t), поступающего на вторые входы данных блоков.

Выходной сигнал первого блока 5 сравнени  вида 61 (t) .({)-x«.(t) поступает

. на подключенную к выходу данного блока цепочку элементов 7-10, где вырабатываетс  управл ющий сигнал дл  регулировани  объекта при внешнем воздействии (t). Выход первого умножител  7, равный хоб (t) 61 (t), поступает на первый усилитель

8, на выходе которого получаетс  сигнал (-7i) «(t)-8i (t). Первый интегратор 9 интегрирует уравнение

a:(t) -Yi-xo6,(t)-8i(t), oi(0)0

и его выходной сигнал (t) умножаетс  на втором умножителе 10 наХоб(1).На выходе второго умножител  10 получаетс  сигнал, равный а;(1)-хоб. (t).

Выходной сигнал второго блока 6 срав- 0 нени  вида Si (t -«) х«г (t)-XST (t) поступает на подключенную к выходу данного бло. ка цепочку элементов 11 -14, где вырабатываетс  управл ющий сигнал дл  корректировки управл ющего воздействи  U(t(r), выработанного системой в момент времени (t - t). Выход третьего умножител  11, равный (1:) t (t-г), поступает на второй усилитель 12, выходной сигнал которого равен (-- YI) ХскГ (t) i(t-г). Второй интегра тор 13 интегрирует уравнение.

(t-T)72-xo6.(t).e2(t-T), (0)0

и его выходной сигнал (t-т) умножаетс  в четвертом умножителе 14 на Хоб (t).

Выходные сигналы второго и четвертого умножителей 10 и 14 поступают на входы сумматора 15, где вырабатываетс  управ- ЛЯЮЩИ1Й сигнал как сумма сигналов со второго и четвертого умножителей LJ(t) cl(t)-xoG.(t) + p{t-T).xoc.(t), который поступает на объект 2 регу.тировани . 0 Врем  задержки вырабатываетс  блоком 4 регулировани  времени задержки следую- плим образом. Выходной сигнал объекта 2 регулировани  поступает на блок 16 дифференцировани , на выходе которого образуетс 

5

0

5

d xofi.(t)

5 перва  производна -V

Поскольку перва  производна  выходного сигнала объекта 2 характеризует скорость изменени  данного сигнала, то ее нахождение в некоторой области свидетельствует о нахождении объекта 2 регулировани  в стадии переходного процесса. Однако поскольку при переходном процессе выходной сигнал объекта 2 регулировани  может как возрастать, так и убывать, перва  производна  может иметь как положительное , так и отрицательное значение. В этой св зи необходимо получение абсолютной величины первой производной. Это осуществл етс  элементами 17-21.

Если- j О, то первым пороговым

элементом 18 вырабатываетс  сигнал, равный 1, который поступает на второй вход первого вентил  17, в результате чего значение ctxofi.(t) выработанное блоком 16

dt дифференцировани , поступает на первый

вход блока 23 сравнени . Если 0

сС t

то первый пороговый элемент 18 вырабатывает сигнал, равный О, в результате чего первый вентиль 17 на своем выходе сигнала не вырабатывает. Поступающий на инвертор 19 сигнал dxo6.(t) Q знак,

oCt

вторым пороговым элементом 21 вырабатываетс  сигнал, равный 1, который поступает на второй вход второго вентил  20. В резуль- .( поступает на

тате этого сигнал

ai.

первый вход блока 23 сравнени .

В случае, если

rfxoejt) dlt

Q,преобразованный инвертором 19 сигнал

ЙХоб. (t) oCt

0

не проходит через второй вентиль 20. Таким образом, на первый вход блока 23 сравнени 

всегда поступает сигнал, равный ) J

В задатчике 22 задано пороговое значение |б |, характеризующее наличие переходного процесса на объекте 2 регулировани . На второй вход блока 23 сравнени  задатчиком 22 выставл етс  сигнал . Значение выI OiXofl. (t) Iс- (Л

ходного сигнала | ,... свидетель ствует о наличии переходного процесса на объекте 2 регулировани . В этом случае выходной сигнал усилител  24, представл ющий собой физический сигнал уз-(Г У i ),

управл ющий временем задержки в блоке 3 задержки, проходит через открытый выходным сигналом третьего порогового элемента 25 третий вентиль 26. Таким образом, наличие сигнала на выходе третьего вентил  26 свидетельсвует о том, что на объекте 2 регулировани  идет переходной процесс. Таким образом, можно осуществл ть регулирование задержки выходного сигнала эталонной модели 1 в блоке 3 задержки.

Неспособность известного устройства вырабатывать адекватные управл ющие воздействи  при относительно быстрых осцил- л ци х возмущающих воздействий устран етс  введением второго блока сравнени  и подключением блока задержки на выход эталонной модели.

В этом случае предлагаемое устройство работает следующим образом. Работа устройства по сн етс  графиками, приведенными на фиг. 3. На графике а (фи. 3) сплощной линией показано монотонное изменение возмущающего воздействи  на интервале времени t-2t, i. В момент t зафиксировано значение возмущающего воздействи  Ci.

20

При этом состо ние объекта характеризуетс  точкой С-2 на траектории движени  объекта (график б). Выходной сигнал эталонной модели характеризуетс  точкой Сз на траектории движени  модели (график в), а управл ющее воздействие - точкой С (график г). В момент времени (t-т) (фиг. 3) на объект поступает возмущающее воздействие f(t-т). Эталонна , модель вырабатывает сигнал хэт.(t-т), который за- 10 держиваетс  блоком задержки дл  использовани  при выработке управлющего воздействи  в момент времени t. Допустим,

х,т((-т) xoG.(t-т), X3T.(t-2т)хог,((--т).

15 В этом случае на выходе элементов 5 и 6 сравнени  соответственно по в тс  снгналы ei(t--T)0 и 62(1-2т) 0. В момент вре.мени t возмущающее воздействие f(t) прин ло такое значение, что хэт (t)Xc6(t). В этом случае ei (t) О, е2((--т)0 (фиг. 3) и будет выработано управл ющее воздействие U(t) -ci(t).xo5.(t) + p( X x.6(t).

Следовательно, ошибка управл ющего воздействи , вырабатываемого в рассматри25 вае.мом случае известным устройством, составл ет

Л2 P(t- T)-Xof.,(t) - P(t) Xo6,(t- т) (1 )

гдер(1-т) -выходной сигнал второго ин- 30тегратора предлагаемого устройства;

P(t) - выходной сигнал второго интегратора известного устройства .

Как видно из уравнени  (1) дл  предла- 35 гаемой системы в рассматриваемом случае данна  ошибка А2 0. В случае отсутстви  относительно быстрых изменений воз.мущаю- щего воздействи  система регулировани  по известной системе ликвидирует эту ошибку за врем  2т. В случае осцилл ции возму- щающих воздействий ошибка будет накапливатьс , что приведет к нарушению устойчивости объекта, что исключаетс  в предлагаемой системе.

45

Claims (2)

1. Самонастраивающа с  система дл  регулировани  объектов с запаздыванием, содержаща  эталонную модель, объгкт регулировани , блок задержки, блок сравнени ,

первый, второй, третий, четвертый умножители , первый и второй усилители, первый и второй интеграторы, сумматор, причем вход эталонной модели и первый вход объекта регулировани  объединены, выход эталонной модели подключен к первому входу

блока сравнени , выход которого подключен к первому входу первого умножител , соединенного выходом с входом первого усилител , выход которого подключен к

входу первого интегратора, подключенного выходом к первому входу второго умножител , выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход четвертого умножител , к первому входу которого подключен выход второго интегратора, вход которого соединен с выходом второго усилител , соединенного входом с выходом третьего умножител , выход сумматора подключен на второй вход объекта регулировани , выход которого подключен к вторым входам блока сравнени , первого и второго умножителей, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности регулировани  и расширени  области применени  за счет обеспечени  временной коррекции на управл ющее воздействие путем учета скорости изменени  сигналов на выходе объекта и формировани  величины управл ющего воздействи , пропор ционального сумме сигналов различных по знаку и выработанных дл  прошедщего и текущего моментов времени, в нее введены блок регулировани  времени задержки и второй блок сравнени , причем выход эталонной модели подключен к первому входу блока задержки, второй вход которого сое5

вому входу третьего умножител , а выход объекта подключен, к входу блока регулировани  времени задержки и к вторым входам второго блока сравнени , третьего и четвертого умножителей.

2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что блок регулировани  времени задержки содержит блок дифференцировани , первый , второй, третий вентили, первый, второй и третий пороговые элементы, инвертор, за- 10 датчик, блок сравнени  и усилитель, причем вход блока дифференцировани  подключен к выходу объекта регулировани , выход блока дифференцировани  подключен к первому входу первого вентил , входам первого порогового элемента и инвертора, выход первого порогового элемента подключен к второму входу первого вентил , а выход инвертора подключен к первому входу второго вентил  и входу второго порогового элемента, выход которого подключен к второму входу второго вентил , выход которого и выход первого вентил  подключены к первому входу блока сравнени , на второй вход которого подключен задатчик, а выход блока сравнени  подключен к входам усилител  и третьего порогового элемента, выходы

15

20

дивен с выходом блока регулировани  вре-25 которых соответственно подключены на пермени задержки, а выход блока задержкивый и второй входы третьего вентил , выподключен к первому входу второго блокаход которого представл ет собой выходы

сравнени , выход которого подключен к пер-блока регулировани  времени задержки.

вому входу третьего умножител , а выход объекта подключен, к входу блока регулировани  времени задержки и к вторым входам второго блока сравнени , третьего и четвертого умножителей.

2. Система по п. 1, отличающа с  тем, что блок регулировани  времени задержки содержит блок дифференцировани , первый , второй, третий вентили, первый, второй и третий пороговые элементы, инвертор, за- датчик, блок сравнени  и усилитель, причем вход блока дифференцировани  подключен к выходу объекта регулировани , выход блока дифференцировани  подключен к первому входу первого вентил , входам первого порогового элемента и инвертора, выход первого порогового элемента подключен к второму входу первого вентил , а выход инвертора подключен к первому входу второго вентил  и входу второго порогового элемента, выход которого подключен к второму входу второго вентил , выход которого и выход первого вентил  подключены к первому входу блока сравнени , на второй вход которого подключен задатчик, а выход блока сравнени  подключен к входам усилител  и третьего порогового элемента, выходы

(Pf/2.1

а

f(t-2r

fit)

Xodt-r) Mlfg,, Xod() odff),

6

V/-/ry

)

t-2Ti-T

U(t-r)

l/W ,

l/it- f

1-24t-rt

Фиг. Ь

/