SU920634A2 - Система оптимального управлени объектами второго пор дка - Google Patents

Description

(5) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА

i

Изобретение относитьс  к системам I автоматического управлени  и предназначено дл  оптимального по быстродействию и расходу топлива управлени  неколебательными динамическими объектами второго пор дка с запаздыванием типа летательных аппаратов и химико-технологических процессов.

По основному авт.св. № 813359 известна система, в которой первый вход модели объекта соединен с выходом схемы сброса, второй и третий входы - с выходами первого и второго ключей, а первый и второй выходы соответственно с выходами первого и второго блоков сравнени , выходы которых подключены ко входам первого элемента И, соединенного своим выходом с одним из входов второго элемента И и счетным входом первого триггера, первый выход которого соединен с управл ющими входами первого и третьего ключей, второй выход с управл ющим входом второго ключа.

подключенного входом ко входу первого ключа и второму выходу второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И. первый выход - с одним из входов 1 блока эквивалентность, первым входом первого координатного преобразовател  и через третий ключ со входом объекта, второй выход которого соединен с третьим входом, первого координатного преобразовател , подключенного вторым входом к первому входу объекта, входу схемы установки начальных условий, один из выходов которой соединен со входом третьего ключа, второй выход - со вторыми входами первого, второго триггеров и вторым входом третьего триггера , первый выход которого подключен , ко второму входу блока эквивалентность , соединенному своими выходами со входом схемы сброса, второй вход которой подключен к выходу второго блока сравнени  1.

39

Недостатком известной системы  вл етс  низка  точность.

Целью изобретени   вл етс  повышение томности системы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе оптимального управлени  объектами второго пор дка установлены четвертый, п тый ключи, второй координатный преобразователь, первый вход которого соединен с первым выходом второго триггера, второй и третий входы - -с первым и бторым выходами объекта соответственно, а первый выход, подключенный ко второму входу схемы установки начальных условий и второй выход - соответственно с первыми входами четвертого . и п того ключей, соединенных своими вторыми входами с первым и вторым выходами объекта, управл ющими входами - с первым выходом первого триггера , а выходами - соответственно с четвертым и п тым входами модели объекта.

На фиг.1 представлена блок-схема системы оптимального управлени  объектами второго пор дка; на фиг.2оптимальные линии переключени .

Система оптимального управлени  объектами второго пор дка содердит модель объекта 1, первый вход которой соединен с выходом схемы сброса 2, второй и третий входы с выходами первого 3 и второго. ключей, а первый и второй выходы - соответственно с входами первого 5 и второго 6 блоков сравнени , выходы коюрого подключены ко входам первого элемента И 7, соединенного своим выходом с одним из входов второго элемента И 8 и счетным входом первого триггера 9 первый выход которого соединен с управл ющими входами первого 3 и третьего 10 ключей, второй выход - с управл ющим входом второго ключа 4, подключенного входом ко входу первого ключа 3 и второму выходу второго триггера 11, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И 8, первый выход - с одним из входов блока эквивалентность 12, первым входом первого координатного преобразовател  13 и через третий ключ 10 со входом объекта 1, второй выход которого соединен с третьим входом первого координатного лреобразовател  13, подключенного вторым входом к первому входу объек 4

та 1 it, входу схемы установки начальных условий 15, одним из выходов которой соединен со вторым входом тре-тьего ключа 10, второй выход - со

вторыми входами первого 9, второго 11 триггеров и вторым входом третьего триггера 1б, Первый выход которого подключен ко второму входу блока эквивалентность 12, соединенному своим

выходом со входом схемы сброса 2, второй вход которого подключен к выходу второго блока сравнени  6 при этом первый вход второго координатного преобразовател  17-соединен с

первым выходом второго триггера 11, второй и третий входы - с первым и вторым выходами объекта. соответственно , а первый выход, подключенный ко второму входу схемы установки начальных условий 15, и второй выход - соответственно с первыми входами четвертого 18 и п того 19 ключей, подключенных своими вторыми входами к первому и второму выходам

объекта Ik, управл ющими входами к первому выходу первого триггера 9, а выходами - соответственно к четвертому и п тому входам модели объекта 14.

На фиг.2 представлены оптимальные по быстродействию и расходу топлива линии переключени , где прин ты следующие обозначени  , и LOL, РОР; - линии переключени  при наличии и отсутствии запаздывани  в управлении, X(t) и XQ(t) - координаты объекта, X() и Хг()) координаты модели.

Дл  релейных неколебательных сис40 тем второго пор дка оптимальными, а смысле, критери  т

0( u + K)dt,

где и - управл емое воздействие, ограниченное условием

45

iUU ctxOO Т - не фиксировано,

который учитывает расход рабочего тела (топлива) и длительность процесса , будут последовательности уп равлени 

IJmax. О, - итацили - ,О,Umdx, где максимальное значение управл ющего воздействи . При этом управл ющее устройство, синтезирующее

Claims (1)

1. 55 оптимальное управление в функции фазовых переменных и чистого временного запаздывани  в координатах должно реализовать нелинейный закон управлени , определ емый на фазовой плоскости уравнени ми двух линий пе реключени . При этом дл  исключени  необходимости использовани  блока посто нного или регулируемого.запаз дывани , нос щего дополнительную погрешность в решении, целесообразно воспроизводить линии переключени  в преобразованных координатах соответственно дл  первой кривой , и Х,Х, )C;xi дл  второй. При этом обе линии переключени  в преобразованных координатах оказываютс  подобны друг другу,отлича сь лишь коэффициентом К,значение которого посто нно, то оказываетс  возможным дл  построени  указанных линий в преобразованных координатах использовать модель, многократно и в быстром времени реализующую ура нение движени  объекта. Устройство функционирует следующим образом. Схема установки начальных условий 15 при от ключении значений коор динаты X.|(t) от нулевых производит начальную установку триггеров 9 П и 16 и подключение ключа 10,причем состо ние триггеров 11 и 16 определ етс  так, что и . Тем самым выбираетс  оптимальное значение управл ющего воздействие на пер вом интервале (участке АВ траектори фиг.21. Поскольку триггер 9 имеет в данном случае фиксированное состо  ние О, 1,. то ключи 18 и 19 открыты дл  прохождени  сигналов с координатного преобразовател  13 а управл ющее воздействие с триггера 11 через ключ 10 поступает на вход объекта управлени , вызыва  изменение фазовых переменных X(t)-,X(2(t5 . Последние через координатный пре образователь 13, принима  значени  X(-t), (или ), XjtU в зависимости от знака Uj)5 } , ключи 18 и 19 как начальные услови  поступают в ускоренную модель, режим работы которой определ етс  схемой сброса2 в зависимости от сигналов с блока сравнени  6 и логического блока экви валентность 12. Так как состо ние триггеров 11 и 16 одинаковы, то блок эквивалентность 12 выдает сигнал 1 и. схема сброса 2 включает модель 1 в режим Решение, реализующую уравнени  намики объекта в преобразованных координатах с коэффициентом подоби  К (ПРИ возбужденной ключе 3- На вход модели поступает управл ющее воздействиеи -и через один из ключей 3 или k, а при указанном начальном г состо нии 0,1 триггеры 9 возбужденным оказываетс  ключ 3 и управл ющее воздействие поступает на вход модели 1. Ключи 3 и обеспечивают поочередную подачу управл ющего воздействи  U, которое может быть, в соответствии со схемным решением либо +Un(ixj либо - Urncix так как си|- нал снимаетс  с выхода триггера управлени . При достижении координаты модели Х значени  равного нул  блок сравнени  6 вырабатывает сигнал, поступающий на логический блок И 7 и схему сброса 6. Последн   сбрасывает модель в исходное состо ние, при котором текущие знамени  преобразованных координат объекта ввод тс  в модель как начальные услови . После чего модель, ввиду изменившегос  после введени  ненулевых начальных условий состо ни  блока сравнени  6, а значит и 2, вновь включаетс  в режим Решение. Этот процесс продолжаетс  до тех пор, пока не выполнитс  условие Х л) 0. При этом фазова  траектори  модели совпадает с одной из кривых L, О или LO и сигналы блоков сравнени  5 и 6 через логический И 7 измен ют состо ние три| гера 9 дела  его Т,О. Последний отключает ключи 10 и 3, открывает ключи 18 и 19 дл  прохождени  си| налов с координатного преобразовател  17, включает ключ 4; устанавлива  тем самым знамение управлени  на входе объектаиы 0 и измен   вход ускорений модели. Теперь в режиме Решение управл ющее воздействие модели, по-прежнему равное ,поступает через ключ Ц на вход модели, в результате чего модель решает, уравнени  динамики объекта в преобразованных координатах с коэффициентом подоби  и на фазовой плоскости стро тс  траектории , подобные кривум РО и PJ, О и исход щие иЗ точек траектории движени  объекта. При выполнении услови  Х(0) X5(i)0, что указывает на совпадение азовой траектории модели с одной из 7 кривых переключени  РО и р,о, сигналы с блоков сравнени  5 и 6 через логический блок И 7 поступают на логический блок .И 8 и счетный вход триггера 9- Последний измен етсвое состо ние 1,0 при котором сигналы с блока 7 через блок 8 могут поступать на счетный вход триггера управлени  объектом 11, измен   его состо ние . Изменение в данном случае состо ни  триггеров 9 и 11 приводит к изменению знака управл ющего возлействи  k. Тем самым реализуетс  требуеА-1Ый оптимальный алгоритм управлени , состо щий как в определении релейного управлени  нужного зна ка, так и замене им предыдущего нуле вого управлени . Ввиду различных состо ний триггеров 11 и 16, блок 12 реализующий логическую функцию эквивалентность, имеет на выходе сигнал О, и схема сброса откпючает модель от периодического режима Решение, перевод  режим Задание начальных условий. Наконец при достижении преобразова ной координатой Х XJ, заданного ну левого значени  схемы 15 отключает ключ 10, что соответствует упрежден ному на врем  запаздывани  отключен управлени  объекта, обеспечивающему сохранение сколь угодно долго задан ного конечного состо ни  . Результаты исследований, продела ных на макете предлагаемой системы. оказали, что по сравнению с известым удалось повысить точность реалиации процесса управлени  на 20%, Формула изобретени  Система оптимального управлени  оиъектами второго пор дка по авт.св. № 813359, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности системы, в ней установлены четвертый , п тый ключи, второй координатный преобразователь, первый вход которого соединен с первым выходом второго триггера, второй и третий входы - с первым и вторым выходами объекта соответственно, а первый выход , подключенный к второму входу схемы установки начальных условий, и второй выход - соответственно с первыми входами четвертого и п того ключей, соединенных своими вторыми входами с первым и вторым выходами объекта, управл ющими входами - с первым выходом первого триггера, а выходами - соответственно - с четвертым и п тым входами модели объекта , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР №813359, кл, 05 В 13/02, 1980 (прототип ) .

   i./