SU1697054A1 - Бинарна система управлени - Google Patents

Description

1

(21)4362854/24 (22)11.01.88 (46)07.12.91. Бюл. №45

(71)Институт проблем управлени 

(72)С. В. Емель нов, М. 3. Шовкун, А. М. Шубладзе, Ю. А. Голубев, В А. Лобанов и А. Е. Торопов

(53) 62-50 (083.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 802928, кл. G 05 В 13/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1149213, кл. G 05 В 13/02, 1985.

Шубладзе А. М. Способы систем управлени  максимальной степени устойчивости, Автоматика и телемеханика, № 1, 1980.

(54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах управлени  технологическими процессами с переменными параметрами. Бинарна  система управлени  позвол ет существенно расширить функциональные возможности регул тора и обеспечить требуемую точность регулировани  в услови х существенным образом измен ющихс  гистерезисных характеристик астатического объекта регулировани . Дл  этого система содержит за- датчики 2-5, сумматоры 8-11, шим-моду- л тор 17, инерционный 18 и дифференцирующий 19 фильтры, нуль-органы 20 и 21, од- новибраторы 22 и 23, интегратор 16. 1 ил.

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах управлени  технологическими процессами с переменными параметрами, например, в системах управлени  процессами бурени .

Цель изобретени  - обеспечение возможности управлени  астатическим объектом с нестационарными гистеоезисными характеристиками.

Сущность насто щего предложени  состоит в том, что ввод тс  два канала управлени , один из которых, реализованный с помощью шип-модул тора, обеспечивает качество и устойчивость процесса управлени  при фиксированном положении гисте- резисной характеристики объекта, а второй контур, реализованный с помощью интегратора , обеспечивает адаптивные свойства

системы в случае изменени  параметров ги- стерезисного элемента объекта регулировани .

На чертеже приведена функциональна  схема системы управлени .

Система содержит задатчики 1-5, сумматоры 6-11, множительные устройства 12 и 13, усилитель 14, интеграторы 15 и 16, шим-модул тор 17, инерционный фильтр 18, дифференцирующий фильтр 19, нуль-орган 20 и 21, одновибраторы 22 и 23. Объект регулировани  обозначен поз. 24, множительное устройство 12 состоит из умножител  25 и усилител  14.

Выход задатчика 1 и выход дифференцирующего фильтра 19, входом которого  вл етс  выход объекта 24 регулировани , соединены с входами сумматора б, выход которого соединен с первыми входами мноО

о -ч о ел

жительных устройств 12 и 13. Выходы задатчиков 2 и 3 соединены с вторыми входами соответственно множительных устройств 12 и 13, выходы которых соответственно через усилитель 14 и интегратор 15 подклю- чены к сходам сумматора 8. Выход сумматора 8 через шим-модул тор 17 и инерционный фильтр 18 соединены с первыми входами сумматоров 9 и 10. Выходы задатчиков 4 и 5 соединены с вторыми вхо- дами соответственно сумматоров 9 и 10. Выход сумматора 9 через нуль-орган 20 и одновибратор 22 подключен к первому входу сумматора 11. Выход сумматора 10 через нуль-орган21 и одновибратор 23 подключен к второму входу сумматора 11. Выход сумматора 11 через интегратор 16 подключен к первому входу сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом шим-модул - тора 17. Выход сумматора 7 подключен к входу объекта 24 регулировани .

Адаптивный регул тор предназначен дл  управлени  нелинейными объектами, где линейна  часть описываетс  передаточной функцией вида: -Pf

шg

™L P(TP+1)

а гистерезмсный элемент - следующей системой уравнений:

Uc

где Кг - угол наклона петли гистерезиса;

11 - зона нечувствительности мзмен ю- щейс  во времени петли гистерезиса;40

д - параметр, характеризующий ширину петли гистерезиса;

1)2 входной сигнал гистерезисного элемента:,

ц. J+Uj+Ul g-M.45

где Тф - посто нна  времени фильтра шим- модул тора;

Кф - коэффициент усилени  фильтра шим-модул тора;50

Ui - входной сигнал шим-модул тора;

в- скважность выходного сигнала шим- модул тора:

М - уровень выходного сигнала релейного элемента шим-модул тора;55

Uo выходной сигнал гистерезисного элемента

U0 (M-I- д) Кг в.

При равенстве знаменателей передаточных функций фильтра шим-модул тора и

дифференцирующего фильтра передаточна  функци  регул тора

Wy Тд Кп Р 4- Ки

КФР

где Тд - коэффициент усилени  дифференцирующего фильтра;

Кп - коэффициент при пропорциональной составл ющей закона регулировани ;

Ки - коэффициент при интегральной составл ющей .

Тогда передаточна  функци  замкнутой системы

WB тд KQ (кп Р +ХИ)

pt

(т Р -И) Р е + тд Ко (кп Р + Ки)

где Ko (M-I- 5) Кг - коэффициент усилени  объекта.

Значени  коэффициентов Кп и Ки оптимальным образом выбирают по максимальной степени устойчивости, котора  достигаетс  при следующих значени х коэффициентов

-П

Т()-1г +1

- Ј

ПЈ

(-тТ-м)-1-Ко -кп

Ко

5

0

5

0

5

I--У2 . 1 .2 1

1lT2+4T2-fT+2T

которые реализуютс  в предлагаемом устройстве .

Система работает следующим образом. Регул тор состоит из двух контуров регули-. ровани . Первый контур регулировани , состо щий из задатчиков 1-3, сумматоров 6-8, множительных устройств 12 и 13, усилител  14, интегратора 15 и. шим-модул тора 17, лианезирует гистерезисный элемент объекта регулировани . По сигналу ошибки регулировани , получаемой на выходе сумматора б, как разности сигналов за датчика 1 и дифференцирующего фильтра 19, состо щего на выходе объекта регулировани , на выходе усилител  14 формируетс  сигнал пропорциональной составл ющей закона регулировани , а на выходе интегратора 15 - сигнал интегральной составл ющей . Сумма этих сигналов с сумматора 8 подаетс  на вход шим-модул тора 17. Множительные устройства 12 и 13 используютс  дл  ввода в контур регулировани  коэффициентов пропорциональной и интегральной составл ющих, представл ющих собой произведение сигналов ошибки регулировани  и коэффициентов пропорциональной и интегральной составл ющих, поступающих соответственно с задатчиков 2, 3.

Второй контур регулировани , состо - щий из инерционного фильтра 18, задатчиков 4 и 5, сумматоров 9-11, нуль-органов 20 и 21, одновибраторов 22, 23 и интегратора 16, стабилизирует измен ющиес  во времени параметры гистерезисного элемента объекта регулировани . Выходной сигнал шим-модул тора, реализующего формулу (1), поступает на второй вход сумматора 7 и через инерционный фильтр 18 - на первые входы сумматоров 9 и 10. Выходной сигнал . сумматора 9, представл ющий собой разность сигналов за датчика 4 и инерционного фильтра 18, поступает на вход нуль-органа

20.Выходной сигнал одновибратора 22, входным сигналом которого  вл етс  вы- хрдной сигнал нуль-органа 20, поступает на первый вход сумматора 11. Входной сигнал сумматора 10, представл ющий собой разность сигналов задатчика 5 и инерционного фильтра 18, поступает на вход нуль-органа

21.Выходной сигнал одновибратора 23, входным сигналом которого  вл етс  выходной сигнал нуль-органа 21,. поступает на второй вход сумматора 11. Сумма этих сигналов поступает с сумматора 11 на интегра- тор 16. Выходной сигнал сумматора 7, представл ющий собой сумму выходных сигналов шим-модул тора 17 и интегратора

16, подаетс  на объект регулировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Бинарна  система управлени , содержаща  первый задатчик, подключенный к нему суммирующим входом первый блок сравнени , первое множительное устройство , последовательно соединенные второе множительное устройство и первый интегратор , выход блока сравнени  подключен к первым входам первого и второго множительных устройств, и первый сумматор, выход которого подключен к входу объекта регулировани , отличающа с  тем, что с целью повышени  точности в услови х существенным образом измен ющихс  гисте- резисных характеристик астатического объекта регулировани , она дополнительно содержит шим-модул тор, инерционный и дифференцирующий фильтры, второй, третий , четвертый и п тый задатчики, второй и третий сумматоры, второй и третий блоки сравнени , первый и второй нуль-органы, первый и второй одновибраторы, второй ин- тегратср, причем выходы второго и третьего задатчиков подключены к вторым входам соответственно первого и второго множительных устройств, входы второго сумматора подключены к выходам соответственно первого множительного устройства и первого интегратора, шим-модул тор и инерционный фильтр соединены последовательно, вход шим-модул тора подключен к выходу второго сумматора, а выход инерционного фильтра - к вычитающим входам второго и третьего блоков сравнени , к суммирующим входам которых подключены выходы соответственно четвертого и п того задатчиков, первый нуль-орган и первый одновибратор соединены последовательно, вход первого нуль-органа подключен к выходу второго блока сравнени , а выход первого одно- вибратора - к первому входу третьего сумматора , второй нуль-орган и второй одновибратор соединены последовательно, вход второго нуль-органа подключен к выходу третьего блока сравнени , а выход второго одновибратора - к второму входу третьего сумматора, вход второго интегратора соединен с выходом третьего сумматора , а выход - с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу шим-модул тора, вход дифференцирующего фильтра подключен к выходу объекта регулировани , а выход - к вычитающему входу первого блока сравнени .