SU538339A1 - Система автоматического регулировани дл объектов с запаздыванием - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматического регулировани  объектами, имеющими запаздывани  в управлении или измерении , и может быть использовано при автоматическом управлении технологическими процессами в химической, металлургической, нефтегазовой промышленности и других отрасл х народного хоз йства.

Известны системы дл  управлени  объектами с запаздыванием, содержащие элемент сравнени , выход которого св зан со входом регул тора, объект управлени  с запаздыванием , модель инерционной части объекта и блок временной задержки, которые включены в обратную св зь регул тора 1, 2.

Известно также пневматическое устройство , осуществл ющее компенсацию запаздывани  путем его исключени  из характеристического управлени  замкнутой системы, содержащее регул тор, модель инерционной части объекта и сумматор, положительные и отрицательные камеры которого соединены с входом и выходом звена запаздывани  3.

Однако наличие контура положительной обратной св зи в известных системах затрудн ет настройку схемы и может привести к незатухающим колебани м в замкнутом контуре регул тор-модель, что уменьшает точность и быстродействие регулировани , а наличие модели объекта, состо щей из инерционной части и звена запаздывани , значително усложн ет конструкцию.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  система автоматического регулировани , реализующа  способ компенсации запаздывани  4. Эта система содержит элемент сравнени , выход которого св зан со входом регул тора, и объект управлени .

Однако в этих системах на реальных объектах, имеющих запаздывание, сн ть сигналы после звена запаздывани  практически невозможно, поэтому такие системы управлени  в реальнъ1Х услови х не обеспечивают достаточных точности и быстродействи  регулировани .

Claims (4)

1. Цель изобретени  - повышение точности работы и быстродействи  системъ регулировани  при управлении объектами с запаздыванием . Эта цепь достигаетс  тем., что предложенна  система содержит суммам .п, первый и второй последовательно сое.-.иненные звень  запаздывани , первый, второй и третий масштабирующие усилители. Первый вход сумматора св зан с выходом регул тора, а выход через первый масштабирующий усилитель - со входом объекта управлени . Вход первого звена запаздывани  подсоединен к выходу сумматора, а выходы первого и второго звеньев запаздывани  соответственно через второй и третий масштабирующие усилители св заны со вторым и третьим входами сумматора . На чертеже показана блок-схема системы Она содержит элемент сравнени  1, регу л тор 2, объект регулировани  3 с запаздыванием Б управлении или измерении, сумматор 4, первое 5 и Ьторое б звень  запазды вани , первый 7, второй 8 и третий 9 маештабирующие усилители с коэффициентами со ответственно К„, К„ и Kf-,. /оУ На чертеже обозначены задающий сигнал X , выходной сигнал X. сигнал U на вызад ходе регул тора 2, сигнал U на выходе сумматора 4, сигнал U- на выходе масшт бирующего усилител  7 и возмущающее воздействие V При действии сутенчатого возмущени  Т на объект регулировани  3 на первом интервале времени Г 4- 1,5 Т формируетс  усилителем 7, управл ющий сигнал U. LJК., (где Т - запаздывание в объекте). Это обеспечивает формирование управл ющего сигнала в начальный момент времени На втором интервале времени 1,5 Т -V -:-2 IT общий коэфф|ициент усилени  системы уменьшаетс  в Kg раз, за счет включени  в работу первого звена запаздывани  5 и второго усилител  8. Это приводит к замедлению нарастани  сигнала , l4iU/l Ka, На треть; д интервале времени за счет включени  цеп1 чки запаздывани  6,9 общий коэффициент усилени  по каналу ( уменьшаетс  до величины К,/ -t-Kg K, в установивщемс  режиме коэффициент усилени  по каналу ( равен 1, К,/ U U, i, что обеспечивает устойчивость замкнутой системы и обработку выходного сигнала X с объекта. Динамику большинства объектов промыш- ленной технологии можно описать с помощью передаточной функции первого пор дка с запаздыванием ( / 1+Тр . При этом запаздывание может быть как в управлении (блок переменного запаздывани  расположен перед инерционной частью объекта), так и в измерении (блок временного запаздывани  расположен за инерционной частью объекта). Согласно теории оптимального управлени  объектами с запаздыванием по квадратичному критерию качества 00 (i))Q,RU (i)ldt, оптимальный закон управлени  имеет вид U(-fc)-CKQX(t)+K ja}+jK.{o,s)u(, где- X(i) - сигнал с выхода интегральной составл ющей ПИ - регул тора, т.е. XJ(i) ХС) Квазиоптимальный закон управлени , близкий к оптимальному (аппроксимаци  вторым пор дком), имеет вид )()-к |x(t)(t-r/2)-K-Utt-T ), Закон квазиоптимального управлени  с помощью членов K.,U(i-r/2) и K LfCt-T) 7о учитывает чистое запаздывание в . Параметры оптимального и квазиоптимального регул тора выч сл ютс  из решени  матричного алгебраического уравнени  Риккати . При управлении объектами первого пор дка в качестве регул тора 2 используютс  типовой ПИ-регул тор, а дл  объекта второго пор дка с запаздыванием - ПИД-регул тор . В предлагаемой системе автоматического управлени  использован только сигнал, сн тый до звена запаздывани  (т.е. с выхода регул тора), что расшир ет область практического применени  изобретени , так как звень  запаздывани  можно выполн ть на апериодических звень х с передаточной функцией / T /z-pti Кроме этого, использование последовательно соединенных звеньев запаздывани  с суммарным запаздыванием, равным запаздыванию Б объекте управлени , позвол ет хранить и использовать информацию о предыдущем движении объекта в цел х обеспе- чени  более высокого качества регулировани . Это повышает запас устойчивости в замкнутой системе и уменьшает врем  переходного процесса. Формула изобретени  Система автоматического регулировани  дл  объектов с запаздыванием, содержаща  элемент сравнени , выход которого св зан со входом регул тора, и объект управлени , dW J 1 Wy лью повышени  точности работы и быстродействи  системы регулировани , она содержит сумматор, первое и второе последовательно соединеннъш звень  запаздъшани , первый, второй и третий масштабирующие -I9 --I- v vA iij4i vxrA jfл/щкА усилители, при этом первый вход сумматора св зан с выходом регул тора, а выход через первый масштабирующий усилитель - со входом объекта управлени  вход,первого звена запаздывани  подсоединен к выходу сумматора, а выходы первгго и второго звеньев запаздывани  соответственно через второй и третий масштабирующие усилители св заны со вторым и третьим входами сумматора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:. 1.Эрриот П. Регулирование производственных процессов, изд-во Энерги , М., 1967 г., стр, 255, рис. 9-12, 9-13.
2. 2. Труды I Международного конгресса международной федерации по автоматическому управлению. Теори  непрерывных систем. J f rf j eirfi .lt.t JiJJJlf JTAV A i l-VJl Специальные математические проблемы. Издво Академии наук СССР, М., 1961 г., стр. 95-112, рис. 9.
3. 3. Авторское свидетельство СССР № оО1оо9, кл. Gj О5 В 1V/OO, 11.12. 1969 г.
4. 4. Авторское свидетельство СССР № 263016, кл. Q 05 В 17/02, 13.09. 1968 г.