SU1294798A1

SU1294798A1 - Бинарна система управлени

Info

Publication number: SU1294798A1
Application number: SU853915455A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Ахтырский; Станислав Васильевич Емельянов; Сергей Константинович Коровин; Владимир Иванович Сизиков; Клара Матвеевна Цветкова
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт системных исследований
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1987-03-07

Abstract

Изобретение относитс к системам автоматического управлени . Цель изобретени - повышение помехоустойчивости и надежности системы. В систему введены блок 10 делени , усилитель 11 с насыщением и новые св зи. Качество регулировани повьшаетс за счет организации дополнительной внутренней обратной св зи. 1 ил. N5 CD 4 СО 00

Description

Изобретение относитс к системам автоматического управлени и предназначено дл управлени динамическими объектами, параметры которых мен ютс в широких диапазонах произвольным образом.

Предполагаетс , что движение объекта описываетс линейным дифференциальным уравнением п-го пор дка:

у (t)4-a(t) (t) + ,...,+ +a,(t)y(t)u(t),

где a.(t) - неизмер емые параметры объекта, мен ющиес в

W

димости выполнени условий квазистационарности . Существуют и некоторые другие подходы к управлению рассматриваемым классом объектов, основанные на методах теории инвариантности, на создании автоколебательных режимов, на использовании разрывных управлений . Однако эти подходы имеют р д ограничений, что затрудн ет их использование .

В релейных системах и в системах с переменной структурой, как правило, задача решаетс при возникновении

в замкнутом контуре скольз щих режи- фиксированных диапазонах, ,, „

Т- мов. Их использование в р де случаев

в главном контуре регулировани затруднено или недопустимо.

Из этого следует, что проблема эффективного управлени неопределен- 20 ными динамическими системами представл ет большой теоретический и практический интерес. При этом наизадаваемых известными константами а.- :

а. .a-,(t)ia (i 1,...,n).

Цель регулировани заключаетс в компенсации ошибки регулировани x(t), определ емой разностью x(t) y (t)-y(t), где y(t) - известное посто нное задающее воздействие, а также в обеспечении заданной динамики переходных процессов в замкнутой системе и малой зависимости свойств управл емых процессов от параметров объекта а.(t) ( ,...,n).

Известен р д методов решени -поставленной задачи. Теоретически исчерпывающее решение в случае, когда a(t) - произвольные ограниченные параметрические возмущени дает метод глубокой отрицательной обратной св зи . Требуемый результат при подобном подходе достигаетс при увеличении коэффициентов усилени обратной св зи до бесконечности. При практическом

25

30

больший интерес представл ют такие

о

ее решени , которые учитывают реальные ограничени на управл емые переменные коэффициенты передачи и позвол ют использовать в основном контуре регулировани непрерывные управлени . Таким требовани м удовлетвор ют бинарные системы автоматического управлени , основанные на принципе бинар- ности, в соответствии с которым координаты и операторы системы управлени рассматриваютс в виде единой сово- 35 купности ее переменных состо ни .

Каждый элемент такой совокупности может выступать в качестве переменной координаты или переменной оператора. Переменные - операторы могут подприменеиии таких регул торов замк- дО вергатьс тем же преобразовани м, нутые системы управлени оказываютс , которые обычно совершаютс над пере- как правило, неустойчивыми. Необхо- менными - координатами. Сочетание димость использовани ограниченных принципа бинарности с принципом ре- коэффициентов передачи при управлении гулировани по отклонению позвол ет неопределенными динамическими систе- 5 перейти к автоматическому формированию законов управлени , надел ющих систему управлени требуемой совокупностью свойств.

Цель изобретени - повышение помами приводит к развитию адаптивных систем. Такие системы основаны на получении с помощью пр мых или косвенных оценок, мен ющихс во времени , характеристик объекта и использо- д мехоустойчивости и надежности сис- вании этой информации дл подстройки регул тора, чтобы поддержать свойства замкнутой системы неизменными или близкими к требуемым. Это предтемы .

На чертеже представлена схема бинарной системы управлени с координатной и координатно-параметрической

На чертеже предс нарной системы упра натной и координатн

определ ет возможность обоснованного обратными св з ми.

применени методов адаптации дл управлени нестационарными объектами лишь с медленно мен ющимис характеристиками , что выражаетс в необхо

больший интерес представл ют такие

о

ее решени , которые учитывают реальные ограничени на управл емые переменные коэффициенты передачи и позвол ют использовать в основном контуре регулировани непрерывные управлени . Таким требовани м удовлетвор ют бинарные системы автоматического управлени , основанные на принципе бинар- ности, в соответствии с которым координаты и операторы системы управлени рассматриваютс в виде единой сово- купности ее переменных состо ни .

Каждый элемент такой совокупности может выступать в качестве переменной координаты или переменной оператора. Переменные - операторы могут подмехоустойчивости и надежности сис-

темы.

обратными св з ми.

Система содержит объект 1 управлени , задатчик 2 контура координатной обратной св зи, реализующий сигнал у (t), блок 3 сравнени , диффеД

ренциаторы 4 ,,..,4 , модульные элементы 5,..,, первые усилители 6, первый сумматор 7, вторые усилители 8 ,...,8, второй сумматор 9, блок 10 делени , усилитель 11 с насыщением, инерционный фильтр 12, умножитель 13.

Регул тор может быть представлен следующей совокупностью соотношений:

u(t)b(t)p(t)k /x(t)/;

. ( -cJlCjU+eatCA);

5

ТйГ

,

где u(t), |M(t), А (t)

и 6 (t) сигналы различных контуров регул тора;

k , dL, S и с - параметры регул тора .

Как видно из приведеиньк соотношений , устройство управлени описываетс алгебраическими соотношени ми и обыкновенными дифференциальными уравнени ми с непрерывной правой частью.

Динамика управл емых процессов в замкнутой системе определ етс корн ми полинома:

С р - -ьС,., +,...,ьСо+С,0,

где С ,...,С.- коэффициенты усилени вторых усилителей 8,,...,8 соответственно .

Очевидно, что выбором этих коэффициентов можно добитьс требуемого характера поведени управл емых про- цессов в системе. Таким образом, есл полином (1) гурвицев, то при выполнении следующих неравенств на коэффициенты усилени первых усилителей Ь, , . . ,Ь и блок 13

k макс sup .Mt)J.. (2)

. Wl i1 t , t

.

oL макс sup L(Cfui)a(t) +

f(Ctu58)k° ,

, (otUI t, t

1 система асимптотически устойчива. При этом существует следующа оценка на управл емые процессы:

,

О

J5

20

25

-30

)

35

40

45

. и

50

55

( 5)

/fx(t)|/ t //x(t)ff N,. vexp (t-t )1,(4)

N и 8 - положительные константы , которые могут быть сделаны произвольным соответствующим выбором коэффициентов С и S усилителей 8,...,8, 11. Покажем справедливость последней оценки - перепишем уравнение объекта управлени относительно ошибки регулировани -у в векторной форме:

(t)x+u, хек,

где A(t)eR - матрица в канонической форме,

составленна из коэффициентов a-(t) (,...,n). Перепишем последнее уравнение в координатах (х,), где x tR ,

х A, ; G аех +h0(j+C(yU, где А ,h,,a,bg,C5- параметры, ,св занные с параметрами исходной системы и вектором С оче- видньм образом.

Рассмотрим первое уравнение системы (5). Соответствующим выбором вектора С можно добитьс выполнени следующего неравенства на матрицу Коши уравнени х А х :

.t) бС„ехр -6, (t-r) ;С„&,0.

При выполнении неравенств (2),(3) существует конечный момент времени t : t такой, 4To|0-|4S Я хп ,тогда, переписав первое уравнение (5) в интегральной форме, получают следующую оценку при t 5 t :

Ilx4t)/| (t, )// exp -S/t- t,)+C sup//hJl| (I x (T)/l (tr ) dr,

из которого по лемме Гронуолла-Бел- мана следует оценка (4). Таким образом , из формулы (4) следует, что асимптотическое стремление -к нулю ошибки решаетс .

Предлагаема бинарна система функционирует следующим образом.

Сигнал y (t), вырабатываемый за- датчиком 2, сравниваетс с сигналом, поступившим с выхода объекта 1

управлени ,

блоке

сравнени .

Полученна ошибка регулировани x(t)

поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 5, а на входы остальных модульных элементов 5 2,..., 5, через дифференциаторы соответствующих пор дков 4,...,4„, с выходов модульных элементов 5|г ,.. ., 5 сигналы подаютс через соответствующие первые усилители 6, , ..., 6 на вход первого сумматора 7. Сигнал

12947986

рической обратной св зи образуетс

вторыми усилител ми 8 ,. . . 8 , вторым сумматором 9, блоком 10 делени усилителем 11 с насыщением и инерци онным фильтром 12.

Claims

Формула изобретени

Бинарна система управлени , содержаща последовательно соединенны первый сумматор, умножитель, второй вход которого подключен к выходу инерционного фильтра, объект управл

10

Бинарна система управлени , содержаща последовательно соединенные первый сумматор, умножитель, второй вход которого подключен к выходу инерционного фильтра, объект управле

ни , блок сравнени , второй вход коошибки x(t) с выхода блока 3 сравнени и сигналы с выходов дифференциаторов 4 ,...,4., через соответствующие вторые усилители 8,,...,8 подаютс на вход второго сумматора 9. Полученный сигнал подаетс на первый j5 торого подключен к выходу задатчика, вход блока 10 делени (делимое), вто- а выход - к входам дифференциаторов, рым входом (делитель) подключенного к выходу первого сумматора 7. Сигнал , полученный на выходе блока 10 делени , вл етс ошибкой контура координатно-параметрической обратной св зи. Она последовательно подаетс на вход усилител 11 с насыщением, а затем с выхода усилител с насыщенисвоими выходами и входом блока сравнени соединенных через соответствую щие вторые усилители с входом второ- 20 го сумматора и через модульные элементы , последовательно соединенные с первыми усилител ми, с входом первого сумматора, отличающа - с тем, что, с целью повышени посвоими выходами и входом блока сравнени соединенных через соответствующие вторые усилители с входом второ- 20 го сумматора и через модульные элементы , последовательно соединенные с первыми усилител ми, с входом первого сумматора, отличающа - с тем, что, с целью повышени поем - на вход инерционного фильтра 12, 25 мехоустойчивости и надежности систе- сигнал -с выхода которого поступает на вход блока 13 умйожени, первым входом подключенного к выходу первого сумматора 7. В результате умножени образуетс сигнал управлени u(t), который подаетс на вход объекта 1 управлени . В рассматриваемой системе контур координатно-параметмы , она содержит усилитель с насыщением и последовательно соединен- ,ные блок делени , первый и второй входы которого подключены соответ- 30 ственнорк выходам второго и первого сумматоров, а выход усилител с насыщением подключен к входу инерционного фильтра.

Редактор Н,Гун ько Заказ 557/25

Составитель А.Лащев

Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

Тираж 864 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

вторыми усилител ми 8 ,. . . 8 , вторым сумматором 9, блоком 10 делени , усилителем 11 с насыщением и инерционным фильтром 12.

Формула изобретени

Бинарна система управлени , содержаща последовательно соединенные первый сумматор, умножитель, второй вход которого подключен к выходу инерционного фильтра, объект управлеторого подключен к выходу задатчика, а выход - к входам дифференциаторов,

ни , блок сравнени , второй вход которого подключен к выходу задатчика, а выход - к входам дифференциаторов,

j5 торого подключен к выходу задатчика, а выход - к входам дифференциаторов,

своими выходами и входом блока сравнени соединенных через соответствующие вторые усилители с входом второ- 20 го сумматора и через модульные элементы , последовательно соединенные с первыми усилител ми, с входом первого сумматора, отличающа - с тем, что, с целью повышени по25 мехоустойчивости и надежности систе-

25 мехоустойчивости и надежности систе-

мы, она содержит усилитель с насыщением и последовательно соединен- ,ные блок делени , первый и второй входы которого подключены соответ- 30 ственнорк выходам второго и первого сумматоров, а выход усилител с насыщением подключен к входу инерционного фильтра.