SU1656496A1

SU1656496A1 - Двухканальна система управлени

Info

Publication number: SU1656496A1
Application number: SU894689535A
Authority: SU
Inventors: Юлиан Семенович Юсфин; Анатолий Павлович Пухов; Станислав Филипович Киселев; Вероника Леонардовна Королева; Юрий Николаевич Марченко; Александр Алексеевич Столяр; Игорь Борисович Ланковский
Original assignee: Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1991-06-15

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано дл построени систем управлени обьектами, имеющими основной и корректирующий управл ющие входы. Изобретение позвол ет повысить точность управлени за счет введени новых блоков (два инерционных блока, два задатчика, модель объекта, блок определени экспоненты, четыре блока сравнени ) и св зей.2 ил.

Description

Изобретение относитс к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано дл построени систем управлени объектами, имеющими два управл ющих входа, причем один из них основной, а другой - корректирующий.

Посто нна времени основного канала управлени больше, чем посто нна времени корректирующего канала управлени . Запаздывани в каналах управлени примерно одинаковы. Зависимость между выходным сигналом Y объекта и управл ющими воздействи ми Do и Uk в операторной форме имеет вид

Y(p)(p)e-pr°Uo(p) + + pk(p)(p).

где ро(р) и у ( р ) - дробно-рациональные части передаточных функций основного и корректирующего каналов регулировани ;

Г0 и п - врем запаздывани в основном и корректирующем каналах регулировани .

Модел ми типа (1) можно описать процесс регулировани давлени на колошнике доменной печи. В частности, выходной переменной объекта может быть давление на колошнике доменной печи, основное управл ющее воздействие - положение дроссельных заслонок в трубах большого диаметра, корректирующее управл ющее воздействие - положение дроссельной заслонки в трубе небольшого диаметра.

Цель изобретени - повышение точности управлени .

На фиг. 1 представлена блок-схема двухканальной системы управлени , на фиг. 2 - блок-схема первого оценивающего блока .

На фиг. 1 и 2 обозначено: U0 - основное управл ющее воздействие; е - ошибка регулировани ; Uk - корректирующее управл ю (Л

С

о

СП

о ю о

щее воздействие; UkM3KC - максимальное значение корректирующего управлени ; Y - выходна переменна ; Rn - базовое значение коэффициента интегрировани .

Двухканальна система управлени содержит (см. фиг. 1): обьект 1 управлени , первый исполнительный блок 2, второй исполнительный блок 3, датчик 4 основного управлени , датчик 5 регулируемой координаты , датчик 6 корректирующего управлени , первый инерционный блок 7. третий сумматор 8, второй масштабирующий блок 9, первый оценивающий блок 10, второй блок 11 сравнени , первый блок 12 сравнени , первый эадатчик 13, первую модель 14 объекта, блок 15 задержки, п тый блок 16 сравнени , вторую модель 17 объекта, шестой блок 18 сравнени , третий блок 19 сравнени , второй инерционный блок 20 четвертый блок 21 сравнени , блок 22 определени экспоненты, второй сумматор 23, первый сумматор 24, первый масштабирующий блок 25, второй оценивающий блок 26. третий задатчик 27, второй задатчик 28

Первый оценивающий блок 10 включает (фиг. 2) первый интегратор 29, блок 30 умножени , ограничитель 31, шестой блок 32 сравнени , ключ 33, второй интегратор 34, второй блок 35 задержки, компаратор 36 блок 37 определени модул и седьмой блок 38 сравнени .

Двухканальна система управлени работает следующим образом.

Основное управл ющее воздействие в основном контуре управлени вырабатываетс по величине ошибки регулировани , из которой расчетным путем с помощью первой модели 14 объекта исключаютс эффекты управлени корректирующего контура

Дл этого выход Y объекта 1 управлени измер етс датчиком 5 регулируемой координаты и полученный сигнал в первом блоке 12 сравнени вычитаетс из сигнал первого задатчика 13 о заданном значении выхо- д. С выхода первого блока 12 сравнени сигнал об ошибке регулировани Е поступает на вход второго блока 11 сраанени , где из него исключаетс сигнал Л YIM об эффекте регулировани корректирующего контура , и полученный сигнал EI м поступает на вход первого оценивающего блока 10, представленного фильтром низкой частоты с переменной скоростью интегрировани и сменой начальных условий.

Изменение скорости интегпиров wb и смена начальных условий в первом оценивающем блоке 10 выполн ютс спедующим образом.

Сигнал fi M с выхода первого оценивающего блока поступает на вход шестого блока 32 сравнени , где сравниваетс с выходным сигналом Јi первого оценивающего блока 10. Полученный сигнал через ограничитель 31 и блок 30 умножени , где умножаетс на коэффициент Кн, поступает на первый вход интегратора 29 со сменой на- чальных условий При увеличении Кн увеличиваетс скорость интегрировани и, следовательно, увеличиваетс быстродействие фильтра низкой частоты. При больших

скачкообразных изменени х Јi M началь5 ные услови в интеграторе мен ютс . Дл этого сигнал с выхода шестого блока 32 сравнени поступает через интегратор 34 на восьмой блок 38 сравнени , где из него вычитаетс сигнал о значении выходного

Q сигнала интегратора 34. задержанного во втором блоке 35 задержки на врем t01, определ емого как врем распознавани ступенчатого возмущени . С выхода седьмого блока 38 сравнени сигнал о полученной

5 разности поступает через блок 37 определени модул на вход компаратора 36. Если величина сигнала о разности с выхода седьмого блока 38 сравнени превышает допустимое значение, заданное компаратору 36,

0 т° с его выхода на управл ющий вход замыкающего ключа 33 поступает сигнал, который замыкает этот ключ. В результате на второй вход интегратора 29 поступает сигнал Ј1 M со входа первого оценивающего

5 блока 10 в качестве нового начального услови интегратора 29.

Дл расчета управл ющих воздействий используетс пропорционально-интегральный закон регулировани , реализованный

0 таким образом, что при U0(t) U0Mai c имеет место зависимость вида

и0 (t ) Кр ci (t ) + )-} Ј (t) dt.

и о

а при U0(t) UoM3KC зависимость принимает

вид

U0 ( t ) Кр Јi (t ) + U0 макс .

С этой целью сигнал с выхода первого оценинающего блока 10 поступает через второй масштабирующий блок 9 на вход сумматора 8, где суммируетс с сигналом третьего датчика о величине фактического основного управлени , сглаженном в пер- пом инерционном блоке 7. С выхода третьего сумматора сигнал поступает на вход второго исполнительного блока 3.

Аналогично функционирует корректирующий контур регулировани .

Управл ющее воздействие корректирующего контура регулировани вырабатываетс по величине ошибки регулировани , из которой расчетным путем исключаютс эффекты управлени основного контура регулировани . Дл этого сигнал об управл ющем воздействии основного контура регулировани задерживаетс в блоке 15 задержки на врем Т и вычитаетс из сигнала основного контура регулировани в текущий момент времени в п том блоке 16 сравнени . Врем задержки Т выбираетс примерно равным одной трети суммы посто нной времени инерции плюс посто нна времени запаздывани основного канала управлени . Выходной сигнал п того блока 16 сравнени преобразуетс во второй модели 17 обьекта и поступает на первый вход шестого блока 18 сравнени , где вычитаетс из сигнала с выхода третьего блока 19 сравнени о величине ошибки регулировани .

Полученный сигнал о модельной ошибке регулировани Ј2м с выхода шестого блока 18 сравнени подаетс на вход второго оценивающего блока 26, с выхода которого сигнал о сглаженном значении Ј2 поступает на вход первого масштабирующего блока 25, на входе которого формируетс сигнал Un kKЈ2 о пропорциональной составл ющей управл ющего воздействи корректирующего контура.

Сигнал Un с выхода первого масштабирующего блока 25 поступает на первый вход первого сумматора 24, на второй вход которого поступает сигнал со второго датчика 6 о сглаженном значении управлени корректирующего контура.

Коэффициент интегрировани Ки первого оценивающего блока 10 определ етс по выражению

Ки Кп +аехр 1Лф(О-1Лмакс,

где Кц - базовое значение коэффициента интегрировани , 0 Кп 1;

а- настроечный коэффициент, определ емый из услови

UkMaicc - максимально допустимое значение управлени корректирующего контура:

UK - фактическое значение управлени

корректирующего контура.

Дл этого из сигнала третьего задатчика 27 о величине UnMaKC вычитаетс сигнал о Uk с выхода датчика 6, Сигнал о разности Uk(t) - UkMai(C) поступает на вход блока 22

определени экспоненты Полученный сигнал о величине (t) - UkMaKC с выхода блока 22 определени экспоненты суммируетс во втором сумматоре 23 с сигналом о базовом значении коэффициента интегрировани Кп. поступающим на второй вход сумматора 23 с оыхода второго задатчика 28. Сигнал с выхода второго сумматора о величине Кп поступает на второй

вход первого оценивающего блока 10

Введение в двухканальную систему новых блоков и св зей позвол ет повысить точность регулировани

Claims

Формула изобретени

Двухканальна система управлени , содержаща первый оценивающий блок, второй оценивающий блок, первый исполнительный блок, первый

задатчик, первую модель обьекта, последовательно соединенные второй исполнительный блок, объект управлени , датчик регулируемой координаты и первый блок сравнени , с суммирующим входом которого соединен выход первого задатчика, выход первого исполнительного блока соединен с вторым входом объекта управлени , отличающа с тем, что. с целью повышени точности управлени , введены

первый инерционный блок второй блок сравнени , третий блок сравнени , второй задатчик, первый масштабирующий блок, последовательно соединенные датчик корректирующего управлени , второй инерционный блок и первый сумматор, последовательно соединенные третий задатчик, четвертый блок сравнени , блок определе- „ ни экспоненты и второй сумматор последовательно соединенные датчик основного

управлени , блок задержки, п тый блок сргвнени , вторую модель обьекта и шестой блок сравнени , последовательно соединенные второй масштабирующий блок и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого инерционного блока, а выход - с входом второго исполнительного блока, выход первого блока сравнени соединен с суммирующим РХОДОМ второго блока сравнени , выход которого

соединен с входом первого оценивающего блока, выход датчика корректирующего управлени через первую модель обьекта соединен с вычитающим входом второго блока сравнени и с вычитающим входом четвертого блока сравнени , выход второго сумматора соединен с вторым входом первого оценивающего блока, выход которого соединен с входом второго масштабирующего блока, выход датчика регулируемой координаты соединен с вычитающим входом третьего блока сравнени , выход которого через шестой блок сравнени , второй оценивающий блок, первый масштабирующий блок и первый сумматор соединен с входом первого исполнительного блока, вход датчика основного управлени соединен с выходом второго исполнительного блока, а выход - с входом первого инерционного блока, выход второго задатчика соединен с вторым вхо

дом второго сумматора, выход первого задатчика соединен с суммирующим входом третьего блока сравнени , вход датчика корректирующего управлени соединен с вторым входом объекта управлени и подключен к выходу первого исполнительного блока, выход датчика основного управлени соединен с суммирующим входом п того блока сравнени .

фиг 2