SU979306A1 - Экстремальный регул тор дл резонансного объекта - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к Сс1монастраиваюшлмс  системам, используемым при автоматическом управлении экстремальными , в частности резонансными, объектами (вибрационными машинами различного назначени , RS -контурами и т.д.) и может быть применено в строительной горно-обогатительной, пищевой, химической и других отрасл х промышленности.

Известен экстремальный регул тор, используемый дл  вы влени  и поддержани  экстремума в объектах, обладающих экстремальной статической характеристикой, дрейфующей при изменении внутренних и внешних возмущений , поступающих на объект Г1.

Известный регул тор содержит датчик управл ющего воздействи , датчик управл емой величины, два пороговых элемента, два дифференциатора , триггер с раздельньми входами, два выпр мител , интегратор, исполнительный механизм и использует особенность резонансных объектов однозначную зависимость между амплитудными характеристиками объекта, имеющими Экстремум (резонансный режим ) , и его фазовыми характеристиками , измен ющимис  монотонно. Регул тор путем использовани  фазовых характеристик объекта вы вл ет и поддерживает экстремум в таких резонансных объектах, в которых при резонансе угол фазового сдвига между управл ющим воздействием и управл емой величиной (например, между возмущающей силой и амплитудой колебаний в вибрационной машине, между напр же10 нием на входе RUC -контура и напр жением на конденсаторе этого контура ) равен S/2, Объекты с указанным свойством характеризуютс  высокой добротностью и распространены в

15 технике, однако, не охватывают всего разнообрази  резонансных объектов.

Известный регул тор не может быть применен к резонансным объектам с низкой добротностью, в которых

20 УГОЛ фазового сдвига между управл ющим воздействием и управл емой величиной при резонансе не равен Х/2, следовательно, в которых использование характерных особенностей этого

25 угла и фазовых характеристик в целом не представл етс  возможным.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  экстремальный регул тор, содержащий 30 датчик управл емой величины с лвум 

выходами, последовательно соединенные первые диод, резистор и конденсатор , охваченный первым разр дным ключом, два пороговых элемента, два триггера с раздельными входами, элемент сравнени , выход которого через интегратор и исполнительный механизм соединен со входом объекта, три формировател  импульсов заданной дли1тельности , три элемента И, анод первого диода соединен с первым выводом первого выхода датчика управл емой величины, катод первого диода и первый вывод первого резистора заземлены . Второй вывод резистора и первый вывод первого конденсатора соединены со входом первого порогового элемента, а второй вывод первого конденсатора - со вторым выводом первого выхода датчика управл емой величины, первый вывод второго выхода которого соединен со входом второго порогового элемента, выход которого jiepea третий Формирователь импульсов заданной длительности соединен со вторыми входс1ми первого, второго и третьего элементов И, а через второй формирователь импульсов заданной длительности со вторкм входом второго триггера с раздельными входами, первый вход которого через первый формирователь импульсов заданной длительности соединен с выходом первого порогового элемента , а выход - с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, Выходы первого, и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера с раздельными входами, первый выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и вторым входом элемента сравнени , а второй выход - с третьим входом первого элемента И и первым входом элемента сравнени . Выход третьего элемента И соединен со входом первого разр дного ключа 2.

Известный регул тор осуцествл ет непрерывный поиск и поддержание экстремума в объектах с низкой доботностью , в которых угол фазового сдвига между управл ющим воздейстием и управл емой величиной при ре-, онансе не равен Л/2.

..

Принципиальной особенностью указанных объектов  вл етс  то, что их экстремальна  характеристика формиуетс  из амплитуд колебаний управ емой величины при различных частотах . Поэтому во времени управл еа  величина имеет множество локальых экстремумов и, следовательно, оиск и поддержание экстремального (резонансного) режима соответствует оиску иподдержанию глобального кстремума из множества локальных

экстремумов. Известный экстремальный регул тор функционирует таким образом, что в нем принципиально имеют место потери на рыскание в окрестности глобального экстремума, поскольку работа регул тора в установившемс  режиме характеризуетс  непрекращающимис  автоколебани ми, при которых амплитуда управл емой величины непрерывно колеблетс  относительно её максимального значени .

Потери на рыскание  вл ютс  фактором , который ухудшает точность поиска и поддержани  глобального экстремума. Это ограничивает област применени  экстремального регул тора .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности поиска и поддержани  глобального экстремума.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предложенный экстремальный регул тор введены последовательно соединенные второй диод, второй резистор и второй конденсатор, параллельно которому включен второй ключ, два нуль-органа, четвертый, п ть1й и шестой элементы И, элемент запрета, четвертый формирователь импульсов , два элемента ИЛИ, второй и третий ключи, третий, четвертый и п тый триггеры. АНОД первого диода соединен с первым входом первого нуль-органа, второй вход которого заземлен. Первый вывод второго выхода датчика управл емой величины соединен с анодом второго диода, катод которого и первый вывод второго резистора соединены с первым входом второго нуль-органа,второй вход которого соединен со вторым выводом первого конденсатора. Второй вывод второго конденсатора соединен со вторым выводом второго выхода датчика управл емой величины и заземлен. Выход первого нуль-органа соединен с первыми входами элемента запрета и п того триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом второго формировател  импульсов. Выход п того триггера соединен со вторым входом п того элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего формировател  импульсов заданной длительности а выход - со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого поргового элемента, а второй вход - с первым входом п того элемента И, со входом третьего ключа и с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с первым

входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом п того элемента.И и через четвертый формирователь импульсов со входом второго ключа. Выход второго элемента ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента И, Выход первого элемента ИЛИ соединен со вторым входом третьего триггера, первый вход которогосоединен с выходом третьего элемента И. Первый выход третьего триггера соединен со вторым входом шестого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого формировател  импульсов, а выход с первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен со вторым выходом третьего триггера. .Выход второго нуль-органа соединен с третьим входом шестого элемента И Первый выход третьего ключа соединен со входом интегратора, а второй выход заземлен.

На фиг.1 изображена функциональна  схема экстремального регул тора; на фиг.2 - 5 - эпюры напр жений по сн ющие его работу.

Экстремальный регул тор содержит резонансный объект 1, исполнительный механизм 2, датчик 3 управл емо величины, интегратор 4, первый диод 5, первый резистор 6, первый конденсатор 7, первый 8 и второй 9 пороговые элементы, первый 10, второй 11 и третий 12 формирователи, второй триггер 13, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы И, первый триггер 17, элемент 18 сравнени , первый ключ 19, второй диод 20, второй резистор 21, второй конденсатор 22, второй ключ 23, второй нульорган 24, шестой элемент И 25, третий 26 и четвертый 27 триггеры,второй элемент ИЛИ 28, ключ 29, первый нуль-орган 30, элемент aainpeTa 31, п тый триггер 32 о раздельными входами , п тый элемент И 33, четвертый формирователь 34 импульсов, первый элемент ИЛИ 35 и четвертый элемент И 36.

На фиг.2 - 5 обозначен U : напр жение на первом и втором выходах датчика 3, и - напр жение на конденсаторе 7, Uj - напр жение на резисторе 6, U4 напр жение на выходе порогового элемента 8, U5 напр жение на выходе порогового элемента 9, УЬ напр жение на выходе формировател  10 импульсов, U-, - напр жение на выходе формировател  11 импульсов, Ug - напр жение на выходе формировател  12 импульсов , Ug - напр жение на выходе триггера 13, и-,о напр жение на первом выходе триггера 17, и - напр жение на втором выходе триггера 17, - напр жение на выходе элемента

18 сравнени , напр жение на выкоде интегратора 4, напр жение на выходе элемента И 14 напр жение на выходе элемента И 15, и - напр жение на выходе элемента

И 16, U;,T - напр жение на конденсаторе 22, - напр жение на резисторе .21, U;)9 напр жение на выходе нульоргана 24, Ojfl - напр жение на первом выходе триггера 26, иj - напр жение на втором выходе триггера 26, Ujo - напр жение на выходе элемента И 25,U2j - напр жение на первом выходе триггера 27, 034 напр жение на втором выходе триггера 27,Uj,g напр жение на первом входе нуль-органа 30,U2{, - напр жение на выходе нуль-органа 30, - напр жение на выходе элемента запрета 31,U2e напр жение на выходе триггера 32,

29 напр жение на выходе элемента И 33,и30 - напр жение на выходе элемента И 36.

Экстремальный регул тор дл  резонансного объекта работает следующим образом.

, На вход резонансного объекта 1 от исполнительного механизма 2 поступает управл ющее воздействие, привод щее к колебани м управл емой

величины объекта. Эти колебани  воспринимаютс  датчиком 3 управл емой величины, на первом и втором выходах которого формируетс  напр жение| Щ. Дл  поиска такого значени  частоты управл ющего воздействи , при

котором амплитуда колебаний управл емой величины имеет экстремум, частота измен етс  по линейнсму закону со скоростью, существенно меньшей, скорости изменени  управл емой величины . Линейный закон изменени  частота обеспечиваетс  интегратором 4, включенным перед исполнительным механизмом 2,

Экстремальный регул тор осуществл ет поиск глобального экстремума управл емой величины после включени  регул тора и поддержание найденного глобального экстремума без потерь

на рыскание, а также поиск и поддержание глобального экстремума при наличии , вызывающих дрейф экстремальной характеристики объекта , причем поддержание глобального экстремума без потерь на рыскание  вл етс  характерной особенностью предлагаемого экстремального регул тора .

Алгоритм поиска глобального экстремума основан на использовании специфических процессов, возникающих в цепи, содержащей последовательно соединенные диод, резистор и конденсатор и подключённой к источнику переменного напр жени . Процессы, происход щие в такой цепи, рассмотрим на примере цепи (состо щей из первых диода 5, резис тора б и конденсатора 7), подключен ной к первому выходу датчика 3, на котором формируетс  напр жение и . При этом процессы, происход щие в указанной цепи из-за экстремальной зависимости между амплитудой колеба ний управл емой величины и частотой колебаний будут зависеть от того, в какой области указанной экстремал ной зависимости - дорезонансной или зарезонансной - происходит возраста ние или убывание частоты. Пусть, например, в дорезонансной области происходит увеличение частоты (см.фиг.2). При этом амплитуда каждого,последующего интервала поло жительности напр жени  и превосход амплитуду предыдущего интервала.Это приводит к подзар ду конденсатора 7 на каждом интервале положительности (фиг.2,а, крива  и), т.е. протеканию импульсов тока через последовательно соединенные диод 5, резистор б, конденсатор 7 и по влению импуль сов напр жени  на резисторе (фиг. 2,cf, крива  Uj)., При уменьшении частоты в дорезонансной области (фиг. 2,5) амплитуда каждого последующего интервала положительности меньше амплитуды предыдущего интервала , подзар д конденсатора 7 не происходит и импульсы Uj на всех последующих интервалах отсутствуют. Если увеличение частоты происходит в зарезонансной области, то амплитуда каждого последующего интерва ла положительности меньше амплитуды предыдущего интервала и импульсы Uj на всех последующих интервалах отсутствуют. При уменьшении частоты в зарезонансной области амплитуда каждого последующего интервала положительности больше амплитуды предыдущего и импульсы Оз по вл ютс  на каждом интервале положительности. Таким образом, движение к экстремуму характеризуетс  увеличением амплитуды колебаний управл емой величины и по влением импульсов напр жени , Uj , пропорциональных току подзар да конденсатора 7, на каждом интервале положительности. Движение же от экстремума характеризуетс  уменьшением амплитуды колебаний управл емой величины и отсутствием импульсов напр жени  Uj . Алгоритм поиска и поддержани  экстремума с учетом вышеизложенного сводитс  к переключению исполнительного механизма в направление, которое обеспечивает наличие импульсов напр жени  и на каждом интервале положительности управл емой величины А) Поиск глобального экстремума управл емой величины после включени  регул тора и поддержание найденного глобального экстремума без потерь на рыскание. Дл  реализации алгоритма поиска и поддержани  экстремума импульсы напр жени  Jj выхода резистора б поступают на вход порогового элемента 8, на выходе которого формируетс  последовательность пр моугольных импульсов напр жени  U4 (см.фиг.3), длительность которых равна длительности импульсов напр жени  Uj , а напр жение U со второго выхода датчика 3 пороговым элементом 9 преобразуетс , в последовательность пр моугольных импул1 сов напр жени  Ug , длительность которых равна длительности интервалов положительности напр жени  U . На выходе формировател  10 импульсов, на вход которого поступают импульсы и. с выхода порогового элемента 8,. возникает последовательность импульсов напр жени  и фиксированной длительности, причем передние фронты импульсов и совпадают- с задними фронтами импульсов и . На выходах формировател  11 формировател  12 импульсов формируютс  последовательности импульсов напр жени  U-j и импульсов напр жени . Ug, причем передний фронт импульсов напр жени  U-, совпадает с передним фронтом импульсов напр жени  Uj ,т.е. началом интервала положительности напр жени  U , а передний фронт импульсов напр жени  U совпадает с задним фронтом импульсов напр жени  Uj, т.е. с концом интервала положительности напр жени  U-, . Допустим, экстремальный регул тор включен в работу при некотором, не соответствующем экстремуму значении управл емой величины. Интегратор 4 начинает измен ть частоту управл ющего воздействи . Пусть далее изменение частоты управл ющего.воздействи  приводит к увеличению амплитуды управл емой величины, причем дл  определенности примем, что изменение частоты происходит в дорезонансной области (см.фиг,3). При этом с выхода формировател  10 импульсов на первый вход триггера 13 поступает последовательность импульсов напр жени  Ue, а с выхода формировател  11 на второй вход триггера 13 поступает последовательность импульсов напр жени  UT , причем импульсы напр жени  U(, устанавливают на выходе триггера 13 логический , а импульсы напр жени  и логическую 1. Поскольку в дорезонансной облас ти каждый импульс последовательности возникает позже каждого импу.пьса

последовательности U-, , в конце каж дого интервала положительности на выходе второго триггера 13 будет О (фиг.З, крива  Ug в дореэонанной области).

Так как выход триггера 13 подключен к первым входам элементов И 14, и 16, а на вторые входы всех элементов И напр жение UB поступает только в-конце каждого интервала положительности напр жени  U , то:независимо от наличи  напр жени  на третьих входах элемента И 14, .элемента И 15 и элемента И 16, на выходах всех элементов И в конце интервала положительности напр жени  и будет . Триггер 17 сохранит на первом выходе (фиг.З, крива  ) , О на втором выходе (фиг. 3, крива  и), которые, поступа  на элемент сравнени  18, формируют на его выходе положительное напр жение (фиг.З, крива  ) обеспечивающее возрастание напр жен на выходе интегратора 4 (фиг.З, крива  ) возрастание частоты управл ющего воздействи  (наличие на первом выходе триггера 17

О

на его втором выходе обуси

ловлено сформулированным выше предположением , что после включени  регул тора изменение частоты управл ющего воздействи  происходит в дорезонансной области и приводит к увеличению амплитуды колебаний управл емой величины, т.е. происходит возрастание частоты управл ющего воздействи ).

При некотором значении частоты .управл ющего воздействи  управл ема величина достигает глобального экстремума и дальнейшее возрастание частоты управл ющего воздействи  приводит уже к уменьшению амплитуды колебаний управл емой величины (фиг.З, зарезонансна  область), в рассматриваемом случае на интервале положительности напр жени  (J импульс напр жени  Uj и, следовательно , импульс последовательности U(j отсутствуют. Таким образом, на выходе триггера 13 на интервале положительности управл емой величины не устанавливаетс  О, и к концу интервала на его выходе остаетс  , установленна  импульсом U-, в начале интервала положительности напр жени  U (фиг.З, крива  Ug ).

Таким образом, в конце интервала положительности, определ емом импульсом последовательности UB , на первых и вторых входах элементов И 14,15 и 16 будут , поступающие соответственно с выхода триггер 13 и формировател  12 импульсов. Так как в конце интервала положительности напр жени  U-, на третий

вход элемента И 14 поступает О со второго выхода триггера 17, а на третий элемента И 15 - с его первого выхода, то на выходе элемента И 14 останетс  О (фиг.З 5 крива  и ) , а на выходе элемента И 15 по витс  Ч (фиг.З, крива y j ( Одновременно (фиг. 3, кри-ва  и ) по витс  и на выходе . элементаИ 16 в предположении, что 10 на его третий вход поступает Ч. Логическа  ч с выхода элемента И 15, поступа  на второй вход триггера 17, переключает его, и на втором выходе этого триггера по вл етс  15 Ч (фиг.З, крива  U,,) ,а на первом выходе - О (фиг. 3, крива  и ), которые, поступа  на входы элемента 18 сравнени , измен ют знак напр жени  на его выходе. При изменении 20 знака напр жени  U г поступающего на интегратор 4, напр жение на его выходе начинает уменьшатьс , что приводит к уменьшению частоты управл ющего воздействи  и увеличению 25 амплитуды управл емой величины.

Одновременно с переключением триггера 17 импульс с выхода элемента И 16 поступает на вход ключа 19, который обеспечивает разр д конденсатора 7, подготавлива  его к новому

30 циклу работы.

На следующем после разр да конденсатора 7 интервале положительности управл емой величины происходит зар д конденсатора 7, по вл етс  импульс напр жени  Uj и импульс последовательности и .Согласно вышеизложенному, это не приводит к переключению триггера 17, и при отсутствии в регул торе других элементов частота управл ющего воздействи  продолжала бы уменьшатьс , что привело бы к прохождению глобального экстремума и затем к уменьшению амплитуды управл емой величины, 45 т.е. к переходу в дорезонансную область , последующему переключению триггера 17 и .возрастанию частоты управл ющего воздействи . Следовательно , возник бы автоколебательный 5Q режим (рыскание) в окрестности глобального экстремума.

Дл  поддержани  глобального экстремума без потерь на рыскание необгходимо вы вить и запомнить глобальгс ный экстремум управл емой величины, .сравнить локальный и запомненный глобальный экстремумы на Кс1ждом интервале положительности управл емой величины и прекратить изменение частоты управл ющего воздействи  при равенстве этих экстремумов.

Дл  вы влени  и запоминани  глобального экстремума управл емой ве личины напр жение iJ со второго выхода датчика 3 поступает на последовательно соединенные диод 20, резистор 21 и конденсатор 22, охваченный ключом 23. В описанной выше работе регул тора в дореэонансной области напр жение , на конденсаторе 22 измен етс  аналогично напр  жению и на конденсаторе 7, а напр жение (фиг.З) на резисторе 21 измен етс  аналогично напр жению и на резисторе 6. . При этом знаки

/напр жений Uj и , , а также Uj и противоположны, поскольку в цепи , состо щей из первых диода 5, резистора 6 и конденсатора 7, заземлен первый вывод резистора 6, а в цепи, состо щей из вторых диода 20, резистора 21 и конденсатора 22, заземлен второй вывод конденсатора 22. Сумма напр жений Ug и Uj , а также сумма напр жений , и поступают соответственно на первый и второй входы второго нуль-органа 24 на выходе которого при равенстве этих сумм по абсолютной величине по вл етс  напр жение (фиг.З) пр моугольной формы, длительность которого равна интервалу равенства сумм напр жений Uj и Uj , Ц-, и , Напр жение Цд поступает на третий вход элемента И 25, на первый вход которого поступает напр жение и с выхода формировател  10 импульсов заданной длительности, а на второй вход - напр жение Ujg с первого выхода триггера 26. Поскольку триггер 26 управл етс  импульсными входными напр жени ми, при включении регул тора напр жение U2o на первом выходе триггера 26 неопределенно и

может принимать значени  либо О либо i .

Пусть напр жение Uj при включени регул тора принимает значение О Тогда напр жение U на втором выходе триггера 26, поступающее на второй вход триггера 27, принимает значение , а напр жение на выходе элемента И 25, поступающе на первый вход триггера 27 - значение О . При такой комбинации нйпр жений , и Orjj напр жение Ugj на первом выходе триггера 27 принимает значение О, а напр жение U2 на его втором выходе, поступающее чере элемент ИЛИ 28 на третий вход элемета И 1б, принимает значение Ч. В соответствии с вышеизложенным в процессе поиска глобального экстремума управл емой величины при переходе в зарезонансную область (фиг.З на выходе элемента И 16 формируетс  импульс, напр жени  U, , включающий ключ 1У, который обеспечивает разр д конденсатора 7, подготавлива  его к новому циклу работы. Так как суммы напр жений Uj и УЗ / и 18 станов тс  не равными друг другу

по абсолютной величине, напр жение на выходе нуль-органа 24 становитс  равньм нулю и, следовательно, напр жение 22 на выходе элемента И 25 остаетс  равным нулю. Напр жение U, поступает также на первый вход триггера 26, переключа  его. В результате этого напр жение и на первом выходе триггера 26 принимает значение , а напр жение и,2 на его втором выходе - значение О.

На следующем после разр да конденсатора 7 интервале положительности управл емой величины он вновь зар дитс  до амплитудного значени  напр жени  и , соответствующего глобальному экстремуму, характеризуемому после 17рекращени  зар да конденсатора 7 наличием импульсов (Jj и 0 . При напр жение и.,д на выходе нуль-органа 24 принимает значение Ч, так как равны суммы напр жений U2 и Uj , U и на его входах. Напр жение и поступает на третий вход элемента И 25, на второй вход которого поступает напр жение

с выхода триггера 26. При

20

поступлении импульса U(, на первый вход элемента И 25 на его выходе формируетс  пр моугольный импульс напр жени  (Фиг.З), длительность которого равна длительности импульса U(, . Напр жение U, поступает на первый ,вход триггера 27, переключа  его, причем сигнал i по вл етс  на первом (напр жение , фиг.З), а сигнал О (напр жение г Фиг.З на втором выходах триггера 27.

Таким образом, равенство сумм напр жений V vi 0 , U. и и,д , т.е

Л| I

О

1

на первом и

по вление

на втором выходах триггера 27, соответствует достижению управл емой величиной и глобального экстремума При этом сигнал Ч (напр жение Ujj, фиг.З) с первого выхода триггера 27 поступает на управл ющий вход ключа 29, включа  его. Ключ 29 шунтирует вход интегратора 4, и напр жение Цз на его выходе перестает измен тьс . Неизмен ющемус  напр жению соответствует посто нна  частота колебаний резонансного объекта 1, определ юща  глобальный экстремум управл емой величины.

Регул тор поддерживает глобальный экстремум до тех пор, из-з действующих на резонансный объект 1 возмущений, например из-за дрейфа амплитудно-частотной характеристики резонансного объекта 1 амплитуда колебаний не изменитс .

Б) Поиск глобального экстремума при наличии возмущений.

Алгоритм поиска глобального экстремума при наличии возмушений состоит в вы влении вли ни  возникшего возмущени , из-за которого запомненное ранее значение эк ремума перестает быть глобальным, и включе ние регул тора на поиск нового значени  глобального экстремума по алг ритму, изложенному в п.А. Вы вление вли ни  возмущени  осуществл етс  косвенно путем анализа изменени  плитуды колебаний управл емой величины на каждом интервале ее положительности при неиз мен ющейс  частоте управл ющего воздействи  (неизмен юща с  частота управл ющего воздействи , согласно вышеизложенному, соответствует поддержанию глобального экстремума). Анализ изменени  амплитуды .колебаний управл емой величины на каждо интервале ее положительности осуществл лс  и ранее при поиске глобального экстремума после включени  регул тора и поддержани  найденного глобального.экстремума без потер на рыскание. Однако при поиЬке глЪбального экстремума после включени  регул тора в результате анализа изменени  амплитуды колебаний управ л емой величины вы вл лс  факт возрастани  амплитуды, но однозначно не вы вл лс  факт посто нства ампли туды или ее убывани , поскольку та и друга  ситуации характеризуютс  отсутствием подзар да конденсатора 7. При поддержании найденного глобального экстремума без потерь на рыскание были равны глобальный и локальный экстремумы управл емой величины, т.е. амплитуда.колебаний посто нна, а амплитуда колебаний уп равл емой величины увеличена по сравнению с запомненным глобальным экстремумом, но амплитуда не уменьшалась . Дл  поиска же глобального экстре мума при наличии возмушений необходимо однозначно вы вить факт уменьшени  амплитуды колебаний управл емой величины по сравнению с запомненным глобальным эксремумом, поскольку -факты посто нства амплитуды и ее увеличени  однозначно вы вл ли и ранее (см.п.А). Дл  вы влени  уменьшени  амплиту ды колебаний управл емой величины по сравнению с запомненным глобальным экстремумом используетс  характерна  особенность цепи из последовательно соединенных первого диода 5, первого резистора 6 и первого ко денсатора 7, состо ща  в том, что на диоде 5 выдел етс  разность напр жени  Ui и суммы напр жений Uj и из (фиг,4, крива  и .( 5 при н т идеальным, т.е. при протекан.ии зар дного тока конденсатора 7 паде ние напр жени  на диоде 5 равно нулю ) . Напр жение Uzs имеет нулевые частки на интервалах положительности правл .емой величины, если амплитуа колебаний управл емой величины на каждом последующем интервале ее оложительности превышает амплитуду колебаний на предыдущем интервале, т.е. при протекании через конденсатор 7 импульсов зар дного тока, и не имеет нулевых участков на интервалах положительности управл емой величины, если амплитуда колебаний управл емой величины на каждом последующем интервале ее положительности меньше амплитуды колебаний на предыдущем интервале. Таким образом, отсутствие нулевых участков в напр жении U25 на интервале положительности управл емой величины однозначно определ ет факт уменьшени  ее амплитуды . Пусть, амплитуда колебаний управл емой величины уменьшилась относительно запомненного ранее ее глобального экстремума, причем новому экстремальному значению амплитуды колебаний управл емой величины соответствует мен$,ша  частота. Напр жение Ujs , поступающее на первый вход нуль-органа 30, второй вход которого заземлен, формирует на его выходе напр жение U( (фиг. 4), принимающее значение О, если напр жение не равно нулю, и 1 , если напр жение рав.но нулю. Таким образом, при уменьшении амплитуды колебаний управл емой величины и относительно запомненного на конденсаторе 7 уровн  напр жений и на выходе нуль-органа 30 формируетс  О на всем периоде колебаний управл емой величины. Напр жение и поступает на первые входы элемента запрета 31 и триггера 32. Так как первый вход элемента запрета 31  вл етс  инверсным, то при по влении на его втором входе импульса U- на его выходе формируетс  напр жение Ujj (фиг.4) в виде икшульса пр моугольной формы, дли-. тельность которого равна длительности импульса U-J .Напр жение и,2т поступает на второй вход триггера 32 и переключает его, поскольку напр жение первом входе триггера 32 равно нулю. На выходе триггера 32 .по вл етс  сигнал Ч (фиг,4, напр жение ), поступающий на второй вход элемента И 33, на лерйом входе которого уже имеетс  сигнал (фиг.4, напр жение ). При по влении импульса UB на третьем входе элемента И 33 на его выходе По вл етс  отличное от нул  напр жение и,9(фиг.4), которое че .рез формирователь 34 импульсов включает разр дный ключ 23. Ключ 23шунтирует конденсатор 22, подготавлива  ее к новому циклу работы. Одновременно напр жение Ujg поступает через элемент ИЛИ 28 на третий вход элемента И 16 и при наличии отличны от нул  напр жений UQ и Ug на его первом и втором входах на выходе элемента И 16 по вл етс  импульс напр жени  и, включающий ключ 19. Ключ 19 шунтирует конденсатор 7, подготавлива  его к новому.циклу работы (т.е. разр ды конденсаторов 7 и 22 происход т одновременно). Кроме того, напр жение dgg через элемент ИЛИ 35 поступает на второй вход триггера 26, переключа  его, что, как следует из изложенного в п.А приводит к переключению триггера 27 и по влению на его втором выходе (напр жение U24 фиг. 4) и О на первом выходе (напр жение U23 фиг.4)

Логический да триггера 27 выключает ключ 29, и на выходе интегратора 4 напр жение начинает уменьшатьс , привод  к изменению частоты и амплитуды колебаний управл емой величины. Изменение частоты колебаний управл емой величины осуществл етс  до значени , соответствующего новому глобальному экстремуму управл емой величины . При достижении нового глобального экстремума напр жение fJ втором выходе триггера 27 и напр хсение 29 на выходе элемента И 33 принимают значени  О , что приводит к запрещению импульсов и(, на выход элемента И 16, а напр жение первом выходе триггера 27 принимает значение 1 , включающей ключ 29.

Таким образом, уменьшение амплитудел колебаний управл емой величины относительно запомненного ранее глобального экстремума приводит к возникновению описанных в п,А процессо поиска и поддержани  экстремальным регул тором нового глобального экстремума .

Допустим, теперь произошло увеличение амплитуды колебаний управл емой величины относительно запомненного ее глобального экстремум причем новому значению глобального экстремума соответствует больша  частота колебаний (фиг.5).

В этом случае на выходе нуль-оргга 30 формируетс  напр жение ((, в виде импульсов пр моугольной формы, длительность которых равна длительности нулевых участков напр жени  , формируемого на диоде 5, причем импульсы напр жени  формируюс  .после формировани  импульсов соответствующих началам интервгшов положительности управл емой величины

Напр жение , поступает на первый вход триггера 32 и переключает его таким образом, что к концу интервала положительности управл емой величины напр жение и (фиг.5) на его выходе принимает значение О . В соответствии с вышеизложенным, это приводит к нулевым значени м напр жений tlt, и Ujg , т.е. к отсутствию разр да конденсаторов 7 и

0 22.

В Соответствии с изложенным в п.А увеличение амплитуды колебаний управл емой величины приводит к протеканию зар дного тока по резистору

5 6 и, следовательно, к формированию импульсов и . Напр жение (j поступает на первый вход элемента И 36, на второй входкоторого поступает напр жение и с первого выхода

0 триггера 27. Поскольку напр жени  и и имеют значени  Ч , на выходе элемента И 36 формируетс  напр жение UJQ (фиг.5) , через элемент ИЛИ 35 переключающее триггер

5 26 и, следовательно, триггер 27, на первом выходе которого формируетс  О . (напр жение Ujj , фиг.5), а на . втором выходе i (напр жение ,фиг. 5) . Логический О с перQ вого выхода триггера 27 поступает на первый вход элемента И 36, запреща  формирование импульсов напр жени  изо н его выходе, а также выключает ключ 29. Напр жение на выходе интегратора 4 начинает измен тьс , привод  к изменению частоты и амплитуды колебаний управл емой величины.

Изменение частоты колебаний управл емой величины происходит до тех

0 пор, пока ее амплитуда не достигнет нового глобального экстремума. При достижении нового глобального экстремума , как показано выше, напр жение U24 на втором выходе триггера 27

5 и напр жение Ujs на выходе элемента И 33 прин1;1мают значени  О, что приводит к запрещению импульсов /на выходе элемента И 16, а напр жение Ujj на первом выходе триггера 27 принимает значение , включающей ключ 29. Ключ 29 шунтирует вход интегратора 4 и напр жение на его выходе, а, следовательно, частота и амплитуда колебаний управл емой величины перестают измен тьс .

таким образом, предлагаемый экстремальный регул тор обеспечивает поиск и поддержание глобального экстремума управл емой величины в объектах с низкой добротностью без потерь на рыскание как при отсутствии возмущений, так и при их наличии.

Благодар  устранению рыскани 

5 в окрестности глобального экстремума

по вл етс  возможность применени  экстремального регул тора на резонансных объектах с низкой добротностью , в которых по технологическим соображени м колебани  амплитуды управл емой величины недопустимы. Это повышает технико-экономическую эффективность, достигаемую применением экстремального регулировани .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Экстремальный регул тор дл  резонансного объекта, содержащий последовательно соединеннные датчик управл емой величины с двум  выходами , первый диод, первый резистор и первый конденсатор, параллельно которому включен первый ключ, два пороговых элемента, два триггера, элемент сравнени , выход которого через интегратор и исполнительный механизм ,соединен с входом резонансного объекта , три формировател  импульсов и три элемента И, причем катод первого диода и первый вывод первого резистора заземлены, второй вывод резистора и первый вывод первого конденсатора соединены с входом первого порогового элемента, а второй вывод первого конденсатора соединен со вторым выводом первого выхода датчика управл емой величины, первый вывод второго выхода которого соединен с входом второго порогового элемента , выход которого через третий формирователь импульсов соединен со вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, а через второй формирователь импульсов со вторым входом второго триггера, первый вход которого через первый формирователь импульсов соединен с выходом первого порогового элемента, а выход - с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера/ первый выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и с первым входом элемента сравнени  , а второй выход - с третьим входом второго элемента И и со вторым входом элемента сравнени , выход третьего элемента И соединен с входом первого ключа, отличающ .и и с   тем, что, с целью повышени  точности работы регул тора, введены последовательно соединенные второй диод, второй резистор и второй конденсатор, параллельно которому включен второй ключ, два нульоргана , четвертый, п тый и шестой элементы И, элемент запрета, четвертый формирователь импульсов, два

   лемента ИЛИ,второй и третий ключи, ретий, четвертый и п тый триггеры, ричем анод первого диода соединен первым входом первого нуль-органа, торой вход которого заземлен,первый

   вывод второго выхода датчика управ емой величины соединен с анодом второго диода, а катод и первый вывод второго резистора - с первым входом второго нуль-органа, второй

   вход которого соединен со вторым выводом первого конденсатора, второй вывод второго конденсатора соединен о вторым выводом второго выхода датчика управл емой величины и заземлен , выход первого нуль-органа соединен с первыми входами элемента запрета и п того триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента запрета, второй вход которого соединен с выходом второго формировател  импульсов, выход п того триггера соединен со вторым входом п того элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего

   формировател  импульсов, а выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, а второй вход - с первым входом п того элемента И, с входом третьего ключа и с первым выходом четвертого триггера , второй выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,

   второй вход которого.соединен с выходом п того элемента И и через четвертый формирователь импульсов с входом второго ключа, а выход второго элемента ИЛИ соединен с третьим

   входом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен со вторым ВХОДОМ третьего триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый

   выход третьего триггера соединен со вторым входом шестого элемента И, первый .вход .которого соединен с выходом первого формировател  импульсов , а выход - с.первым входом четвертого триггера, второй вход которого соединен со вторым выходом третьего триггера, выход второго нуль-органа соединен с третьим входом шестого элемента И, первый выход третьего ключа соединен с входом интегратора, а второй выход заземлен .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР № 590695, кл. G 05 В 13/02, 1978,
2. 2.Авторское свидетельство СССР W 798705, кл. G 05.В.13/02, 1981 (прототип).

   Фаг, г

   f ffocfc/f ejfff ff ffgff

   ffff e/Mrff//ye e ff ffjf6 ffe0

   rff- fffffAT g offff/Tu//fffff ffC/77jffe/fy/fff/f ff ffJ yoffA yi

   ffue {2jf0 ffjru//u/ff ff/rc/7f/7f y /7/7f/ e/fuu/fy fff/T/ /T f

   Sff/r fffff

   3/fcmpe/fy ff

   ffffffe fflvtfff fff

   f ffjff //fff f 3 /77/ff y VO

   фуг.

   ffoifcjf e/rffe KffuM fff j/fcm/fc- fty/fff ал ге/муу (t/ofa/r6ff6/y ffffcar f y/ /T/yi/SffMo/ffu ffc-/3 ffffff j

   ffffffffe jfffAffe g ffjff //ffZff Af/ff/7f/Vy