Claims (1)
Изобретение относитс к системам автоматического управлени , предназначено дл оптимального по быстродействию управлени неколебательным динамическими объектами второго пор дка с переменными параметрами, ограничением производной регулируемой величины и может быть использовано дл управлени летательными аппрата ми , электроприводами и химико-технологическими процессами. По основному авт. св. № 651308 известна система оптимального управлени объектами второго пор дка, содержаща первую модель, выходы которой соединены с входом нуль-органа и первым входом первого блока сравнени подключенного выходами к соответствующим входам первого триггера, третий вход которого соединен с первым входом второго триггера и через блок начальных уставок, с выходом первого сумматора, а первый выход - с входом блока ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, подключенного вторым входом к выходу второго три1- гера, и первым входом первой модели, второй вход которой соединен через блок управлени первой моделью с выходом нуль-органа и вторым входом первого блока сравнени , третий входс выходом первого сумматора, четвертый вход - с первым входом второй модеЛи и через интегратор, блок умно- жени , первый функциональный преобразователь с входом объекта и вторым входом второй модели, выход которой подключен к первому входу второго сумматора, соединенного выходом с вторым входом блока умножени , а вторым входом - с первым входом первого сумматора и первым выходом объекта, второй выход которого подключен к п тому входу первой модели l . Эта система обладает низкими характеристиками по точности и быстродействию , что вл етс ее недостатком. 39 f Цель изобретени - повышение точности и быстродействи системы. Поставленна цель достигаетс тем, что в системе дополнительно установлены второй функциональный преоб разователь, второй блок сравнени , элемент И, ключ, третий триггер, вход которого соединен с выходом блока начальных уставок, а выход - с первым входом ключа, подключенного вторым входом к второму выходу первого триггера , выходом - к входу объекта, а управл ющим входом к второму входу блока управлени первой моделью и выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока. ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ , а второй - через последовательно соединенные второй блок срав нени и второй функциональный преобразователь к второму выходу объекта . На фиг. 1 представлена блок-схема системы оптимального управлени объектами второго пор дка; на фиг. 2 переходный процесс. Система оптимального управлени , объектами втордго пор дка содержит первую модель 1, выходы которой соеди нены с входом нуль-органа 2 и первым входом первого блока 3 сравнени , подключенного выходами к соответствующим входам первого триггера , тре тий вход которого соединен с первым входом второго триггера 5 и через блок.6 начальных уставок с выходами первого сумматора 7, а первый выходс входом блока ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 8, подключенного вторым входом к выходу второго триггера 5, и первым входом первой модели 1, второй вход которой соединен через блок управлени первой моделью 9 с выходом нуль-органа 2 и вторым входом первого блока сравнени 3, третий вход -- с выходом первого сумматора 7, четвертый вход - с первым входом второй модели 10 и чере интегратор 11, блок 12 умножени , пер вый функциональный преобразователь 13 с входом объекта 1 j и вторым входо второй модели 10, выход которой подключен к первому входу второго сумматора 15, соединенного выходом с вторым входом блока 12 умножени , а вторым входом - с первым входом первого сумматора 7 и первым выходом объ екта 1, второй выход которого-подключен к п тому входу первой модели 1, при этом вход третьего триггера 4 1б соединен с выходом блока начальных уставок 6, а выход - с первым входом ключа 17, подключенного вторым входом к второму выходу первого триггера k, выходом - к входу объекта 1, а управл ющим входом к второму входу блока управлени первой моделью 9 и выходу элемента И 18, первый вход которого соединен с выходом блока ЭКВИВАЯЕНТНОСТЬ Ь, а второй через последовательно соединенные второй блок 19 сравнени , второй функциональный преобразователь 20 к второму выходу объекта 14. Переходной процесс в системе представлен на фиг.. 2, где прин ты следующие обозначени : Ср (t) - задающее воздействие; X(t), XjCt) - фазовые координаты объекта, u(t) - управл ющее воздействие. Задачей оптимальной по быстродействию системы управлени объектами второго пор дка с ограничением вл етс формирование последовательности оптимальных управлений вида +ифах. +U4CT, -Umax или . +Uniax где UfYidx. - максимальное значение управл ющих воздействий как функ ции фазовых координат объекта управлени X(t), ), UycT - управл ющее воздействие, обеспечивающее стабилизацию координаты Xj на значении 2 Х допПри этом система реализует нелинейный закон управлени , определенный двум функци ми переключени . Перва из которых управл ет выводом ограниченной координаты на допустимое значение и переключает ее на стабилизацию , .а после стабилизации снова управл ет ограниченной координатой, втора дает моменты начала управлени ограниченной координатой. Поскольку кусочно-линейна или ку сочно-нелинейна аппроксимаци функций переключени сопр жена со значительными погрешност ми, то дл реализации закона управлени может быть использована модель многократно и в быстром времени реализующа уравнени движени объекта.. Когда параметры объекта неизвестны, то непосредственное построение линий переключени невозможно и дл реализации оптимального по быстродействию алгоритма управлени необходимо идентифицировать объект. 5ч Система работает следующим обра 1 Изменение значений задающего воздействи Ср (t), поступающего на вход сумматора 7 или изменение параметров объекта 1 приводит к по влению на его выходе отклонени регулируемой переменной X(t), По знаку X(t) блок 6 начальных уставок производит выбор значени управлени на начальном участке движени объекта 14, что обеспечиваетс начальной установкой триггера k. При этом триггеры 16, 5 перевод тс в то же состо ние, что и триг гер , а блок ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 8 выдает сигнал 1 на вход элемента И 18, на второй вход которого поступает нулевой сигнал с блока 19 сравнени , поскольку величина jX2(t)l (абсолютна величина X2{t) образуетс вследствие прохождени величины .(t.) через функциональный преобразователь 20) не достигло своего ограничени , В результате, на вход управлени первой моделью 1 поступает сигнал 0 и модель 1 находитс в режиме задани начальных условий. При этом выдаетс сигнал управлени UQ -Sing X(t) с триггера k через ключ 17 на входы объекта 14, второй модели 10 и функционального преобразовател 13, что вызывает изменение выходных сигналов объекта 14 и модели 10; Выходные сигналы объекта 14 и модели 10 поступают на входы сумматора 15 дл формировани сигнала рассогласовани (t), вызванного изменением параметров объекта 14. Сигнал {t) с выхода сумматора 15 подаетс на одни из входов блока 11 умножени , на другой вход которого поступает выходной сигнал функционального преобразовател 1 3;,структура которого определ етс по методу вспомогательного оператора. Выходной сигнал блока 11 умножени , определ ющий скорость изменени переменного параметра объекта 14, посредством интегратора 11 подаетс на входы первой и второй моделей 1, 10. Как только X2(t) достигает Х2Аоп, что определ ет начало участка стабили зации, на выходе элемента И 20 по вл етс 1 и перва модель 1 переводитс в режим периодического решени . При этом на ее вход подаетс упргвл ющий сигнал ид -UorC триггера 4, а на вход объекта 14, модели 10, функ ционального преобразовател 13 управл ющий сигнал UtjcT с триггера 1б. Изменени переменных объекта I X(t) и X(t) поступают как назльные услови в модель 1. Как только координата модели 1 ) , где -Р i/M, м 1 - масштаб времени,-образуема в процессе решени моделью 1 уравнений движени объекта Т, принимает нулевое, решение, нуль-орган 2 вырабатывает сигнал, поступающий на входы блока 9 управлени моделью и блока 3 сравнени . При этом блок 3 сравнени определ ет знак переменной X., поступающий на его другой вход, и возбуждает в зависимости от значени Sing Х(9) один из входов триггера k. И поскольку до достижени изображающей точкой объекта Il линии переключени знак переменной X(S) не мен етс , то на объект по-прежнему подаетс управл ющее воздействие UycT В то же врем сигнал, поступающий с нуль-органа 2 на блок управлени моделью 1, вызывает изменение режима работы модели 1, перевод ее в режим задани начальных условий. После этого весь режим работы системы повтор етс до тех пор, пока при возбуждении нуль-органа 2 блок сравнени 3 не определит изменени знака переменной Xyjiv) при Х2() О (процесс настройки заканчиваетс до этого момента). Это свидетельствует о прохождении траектории отображающей точки модели 1 через начало координат системы. При этом триггер 4 измен ет свое состо ние и поскольку состо ни триггеров 4 и 5 в этом случае не совпадают , то блок эквивалентность останавливает решение на модели 1, на выходе элемента И 18 сигнал О и, следовател но , на вход объекта подаетс сигнал с выхода триггера 4. Движение объекта 14 при подобном управлении происходит по траектории, обеспечивающей минимальную длительность про- цесса управлени , что обеспечивает повышение точности и быстродействи системы соответственно на 20% и 30%. Формула изобретени Система оптимального управлени объектами второго пор дка по авт. св. ff 651308, от ли чающа с тем, что, с целью повышени точности и быстродействи системы, она содержит второй функциональный преобразователь , второй блок сравнени , элементThe invention relates to automatic control systems, is designed for optimal speed control of second-order non-oscillating dynamic objects with variable parameters, limiting the derivative of an adjustable value and can be used to control aircraft, electric drives and chemical-technological processes. According to the main author. St. No. 651308, the second order optimal control system is known, containing the first model, the outputs of which are connected to the zero-organ input and the first input of the first comparison unit connected to the outputs to the corresponding inputs of the first trigger, the third input of which is connected to the first input of the second trigger and through the initial block settings, with the output of the first adder, and the first output - with the input of the EQUIVALENCE block, connected by the second input to the output of the second tri1-ger, and the first input of the first model, the second input of which n through the control unit of the first model with the zero-output and the second input of the first comparison unit, the third input the output of the first adder, the fourth input with the first input of the second model and through the integrator, the intelligent unit, the first functional converter with the object input and the second input the second model, the output of which is connected to the first input of the second adder connected by the output to the second input of the multiplication unit, and the second input to the first input of the first adder and the first output of the object, the second output of which is connected to n th input of the first pattern l. This system has low accuracy and speed characteristics, which is its disadvantage. 39 f The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of the system. The goal is achieved by the fact that the system additionally has a second functional converter, a second comparison unit, an I element, a key, a third trigger, whose input is connected to the output of the initial settings block, and an output to the first input of the key connected by the second input to the second output. the first trigger, the output to the object input, and the control input to the second input of the control unit of the first model and the output of the element I, the first input of which is connected to the output of the block. EQUIVALENCE, and the second through serially connected second unit of comparison and the second functional converter to the second output of the object. FIG. 1 is a block diagram of a second order optimal object management system; in fig. 2 transition. The optimal control system, the objects of the second order, contains the first model 1, the outputs of which are connected to the input of the null organ 2 and the first input of the first comparison unit 3 connected by the outputs to the corresponding inputs of the first trigger, the third input of which is connected to the first input of the second trigger 5 and through the block 6 of the initial settings with the outputs of the first adder 7, and the first output by the block input EQUIVALENCE 8, connected by the second input to the output of the second trigger 5, and the first input of the first model 1, the second input of which is connected through the control unit of the first model 9 with the output of the null organ 2 and the second input of the first comparison block 3, the third input with the output of the first adder 7, the fourth input with the first input of the second model 10 and the integrator 11, the multiplication unit 12, the first functional Converter 13 with the input of the object 1 j and the second input of the second model 10, the output of which is connected to the first input of the second adder 15 connected by the output to the second input of the multiplication unit 12, and the second input to the first input of the first adder 7 and the first output of the object 1, the second output of which is It is yuchen to the fifth input of the first model 1, while the input of the third trigger 4 1b is connected to the output of the initial settings block 6, and the output to the first input of the key 17 connected by the second input to the second output of the first trigger k, output to the input of the object 1, and the control input to the second input of the control unit of the first model 9 and the output of the element 18, the first input of which is connected to the output of the block EQUIPABILITY b, and the second through serially connected second block 19 of the comparison, the second functional converter 20 to the second output of the object 14. a process in the system shown in FIG .. 2, wherein the following abbreviations are received: Cp (t) - the setpoint; X (t), XjCt) are the phase coordinates of the object, u (t) is the control action. The task of the optimal speed control system of second-order objects with constraint is to form a sequence of optimal controls of the form + if. + U4CT, -Umax or. + Uniax where UfYidx. - the maximum value of the control actions as a function of the phase coordinates of the control object X (t),), UycT is the control action providing stabilization of the coordinate Xj at a value of 2 X. In addition, the system implements a nonlinear control law determined by two switching functions. The first of which controls the output of the bounded coordinate to a valid value and switches it to stabilization, and after stabilization controls the limited coordinate again, the second gives the moments of the beginning of the control of the limited coordinate. Since the piecewise linear or piecewise nonlinear approximation of the switching functions is conjugated with significant errors, then the model can be used to implement the control law many times and in fast time realizing the equations of motion of the object .. When the parameters of the object are unknown, the direct construction of switching lines is impossible and in order to implement a speed-optimal control algorithm, it is necessary to identify the object. 5h The system works as follows: 1 Changing the values of the setting action Cp (t) entering the input of the adder 7 or changing the parameters of the object 1 results in a deviation of the controlled variable X (t) at its output. By the X (t) sign, the block 6 initial settings makes a selection of the control value in the initial part of the movement of the object 14, which is ensured by the initial setting of the trigger k. In this case, the triggers 16, 5 are transferred to the same state as the trigger, and the EQUIVALENCE 8 block outputs the signal 1 to the input of the element 18, the second input of which receives the zero signal from the comparison block 19, since the value jX2 (t) l (the absolute value X2 (t) is formed due to the passage of the value. (t.) through the functional converter 20) did not reach its limit. As a result, the signal of the first model 1 receives the signal 0 and the model 1 is in the initial conditions setting mode. In this case, the control signal UQ-Singing X (t) from the flip-flop k is output via the key 17 to the inputs of the object 14, the second model 10 and the functional converter 13, which causes a change in the output signals of the object 14 and the model 10; The output signals of object 14 and model 10 are fed to the inputs of adder 15 to form the error signal (t) caused by a change in the parameters of object 14. Signal (t) from the output of adder 15 is fed to one of the inputs of multiplication unit 11, to another input of which output signal functional converter 1 3; whose structure is determined by the method of auxiliary operator. The output signal of the multiplication unit 11, which determines the rate of change of the variable parameter of the object 14, is supplied by the integrator 11 to the inputs of the first and second models 1, 10. As soon as X2 (t) reaches X2Aop, which determines the beginning of the stabilization section, the output element 20 appears 1 and the first model 1 is switched to the periodic decision mode. In this case, an input signal id -UorC of the trigger 4 is fed to its input, and a control signal UtjcT from the trigger 1b is fed to the input of object 14, model 10, functional converter 13, the control signal UtjcT. Changes in object variables IX (t) and X (t) arrive as nasal conditions in model 1. As soon as the coordinate of model 1), where -P i / M, m 1 is the time scale, is formed in the process of solving model 1 equations of object motion T, accepts a zero decision, the null organ 2 generates a signal arriving at the inputs of the model control unit 9 and the comparison unit 3. In this case, the comparison unit 3 determines the sign of the variable X., arriving at its other input, and, depending on the value of Sing X (9), excites one of the inputs of the trigger k. And since the variable symbol X (S) does not change before the imaging point Il of the switching line object, the control signal UycT is still applied to the object. At the same time, the signal from the zero-body 2 to the model control unit 1 causes change the mode of operation of model 1, transfer it to the mode of setting initial conditions. After that, the entire mode of operation of the system is repeated until, while the zero-organ 2 is excited, the comparison unit 3 does not determine the change of sign of the variable Xyjiv) at X2 () O (the tuning process ends until this point). This indicates the passage of the trajectory of the mapping point of model 1 through the origin of the system. In this case, trigger 4 changes its state, and since the states of triggers 4 and 5 in this case do not match, the equivalence block stops the solution on model 1, the signal O at the output of element 18 is O and, consequently, the signal from the object is sent to the input of the object trigger output 4. The movement of the object 14 with such a control occurs along a trajectory that ensures the minimum duration of the control process, which ensures an increase in the accuracy and speed of the system, respectively, by 20% and 30%. The invention The system of optimal control of objects of the second order by author. St. ff 651308, in order to increase the accuracy and speed of the system, it contains the second functional converter, the second comparison unit, the element
И, ключ, третий триггер, вход которого соединен с выходом блока начальных уставок, а выход - с первым входом ключа, подключенного вторым входом к второму выходу первого триггера, выходом - к входу объекта, а управл ющим входом - к второму входу блока управлени первой моделью и выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, а второй через последовательно соединенные второй блок сравнени и второй функциональный преобразователь с вторым выходом объекта.And, the key, the third trigger, the input of which is connected to the output of the initial settings block, and the output to the first input of the key connected by the second input to the second output of the first trigger, the output to the object input, and the control input to the second input of the first control block the model and the output of the element And, the first input of which is connected to the output of the EQUIVALENCE unit, and the second through the serially connected second comparison unit and the second functional converter with the second output of the object.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1, Авторское свидетельство СССР № 651308, кл. G 05 В 13/02, 1973 (риг. 21, USSR Author's Certificate No. 651308, cl. G 05 B 13/02, 1973 (rig. 2