SU996995A1 - Система управлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к экстремальным самонастраивающимс  системам с сигнальным контуром самонастройки и может найти прим)енение при управлейии объектами, подвергающимис  в процессе эксплуатации вынужденным периодическим колебанишл и имек дам по меньшей регулируемые координаты, колебани  одной из крторых обычнЕЛми средствс1ми автоматики демпфировать не удаетс . Так, например , в системах управлени  возбуждением электрических машин в приводах переменного и посто нного тока, управл   возбуждением синхронного двигател , можно демпфировать колебание реактивной составл ющей тока, колебани  активной составл ющей тока не будут при этом демпфированы, yopiaBц   воз буждением двигател  посто нного тока можно демпфировать колебание тока  кор , а колебани  скорости вращени  при этом не демпфируютс , и наоборот.

Известна система управлени , содержаща  основной контур регулировани , состо щий из последовательно ; соединенных основного регул тора, первого сумматора, исполнительного

механизма, объекта управлени  и датчика регулируемой координаты, выход которого соединен с входом основного регул тора, и контур компенсации колебаний, содержащий последовательно соединенные амплитудный детектор,; первый ключ,и первый исполнительный орган, последовательно соединенные фазовый детектор, второй сумматор, .

10 второй и третий ключи и второй ис- полнительный орган, последовательнр соединенные смеситель, частотный детектор, четвертый ключ и трений исполнительнЕЛй .орган, выходы испол15 нительных органов подключены к управл ющим .входам генератора периодических колебаний, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора и через преобразователь - .

20 с вторыми-входами фазового детекто- , ра и смесител , первые входы КОТОЕЯЛХ и вход амплитудного детектора подключены к выходу датчика регулируемой координаты, выход амплитудного де25 тектора соединен с управл ющими входами третьего и четвертого ключей и через блок управлени  - с.вторым входом второго cyNwaTCHpa, выход которого соединен с управл ющим вхо30 дом первого ключа, выход частотного

детектора соединен с управл ющим входом второго ключа Ul.

Известной системе присущи следующие недостатки: низка  точность,  вл юща с  следствием неизбежной дл  данного устройства ошибки по частоте, и сложность. Кроме того,, при.определенных обсто тельствах в ней возможно нарушегже устойчивой работы. Например, при снижении интесивности возмущающего воздействи  происходит перекомпенсаци . При это фаза колебаний выходной величины обекта управлени  измен етс  приблизительно на противоположную и на выходе фазового детектора по вл етс  сигнал. Начинаетс  процесс настройки фазЕч, в результате которого фаза компеисирук11г1его сигнала измен етс  (в то врем  как она была правильной и нужно было снижать амплитуду компенсирующего сигнала). Амплитуда колебаний выходной величины объекта управлени  увеличиваетс , т.е. колебани  не демпфируютс  (компенсируютс ) , а наоборот-усиливаютс .

Известна система управлени , со ержаща  задаюьщй генератор, выход которого через основной контур регулировани  соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, через последовательно соединенные инвертор , первый фазосдвигающий блок и первый усилитель - с вторым входом первого сумматора, а через последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок и второй усилитель с вторым входом второго сумматора, выход которого через послеловательно соединенные первые детектор и интегра .тор подключен к пepвo входу третьего сумматора, а выход первого сумматора через последовательно соединенные вторые детектор и интегратор соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого через третий детектор подключен к входу многоканального экстремального регул тора , выходы которого соединены с управл ющими входами первого и второго усилителей и первого и второго фазосдвигаю1)их блоков 2.

Недостатком известной ситсемы  вл етс  ее сложность.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению  вл етс  система управлени , содержаща  задающий генератор, выход которого через основной контур регулировани  соединен с первым входом су 1матора, а через последовательно соединенные фазосдвигающий блок и усилитель соединен с вторым входом сумматора, выход которого через формирователь показател  качества подключен к входу одноканального экстремального регул тора , выходы которого соединены с сигнальным и управл ющим входами

коммутатора, выходы которого через исполнительные органы соединены с управл ющими входами усилител  и фазосдвигающего блока fsj.

К недостаткам.известной системы относ тс  ее низкие точность и устойчивость .

Целью изобретени   вл етс  повы1иение точности и устойчивости системы .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в системе управлени , содержащей основной контур регулировани , который состоит из последовательно соединенных регул тора, сумматора, исполнительного органа, объекта управлени  и датчика регулируемой координаты , выходом подключенного к входу регул тора, выходу основного контура регулировани  и входу формировател  показател  качества, подключенного выходом к входу одноканального экстремального регул тора, подключенного выходами к сигнальному и управл ющему входам коммутатора, соединенного выходами через соответствующие исполнительные механизмьа с управл ющими входами усилител  и фазосдвигающего блока, а выход фазосдвигающего блока соединен с сигнальным входом усилител , дополнительно установлен датчик промежуточной координаты , подключенный входом к второму выходу объекта управлени , а выходом - к сигнальному входу фазосдвигающего блока, а выход усилител  подключен к второму входу сумматора .

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система содержит объект управлени  1, исполнительный орган 2, сумматор 3s регул тор 4, датчик 5 регулируемой координаты., устройство дл  демпфировани  колебаний 6, датчик 7 промежуточной координаты, фазосдвигающий блок 8, усилитель 9, формирователь 10 показател  качества, одноканальный экстремальный регул тор 11 коммутатор 12, исполнитеатьные-механизмы 13 и 14, основной контур регулировани  15.

Система работает следующим образом .. .

При воздействии на объект 1 возмущени  F,  вл ющегос  периодической функцией времени, на его выходах возникают вынужденные колебани . Эти колебани  воспринимаютс  датчиками 5 и 7 и на их выходах также по вл ютс  колебани . На вход объекта 1 через сумматор 3 и исполнительный орган 2 с выхода усилител  9 подаетс  компенсирующий сигнал. При определенных значени х фазы f (по отношению к фазе колебаний на выходе объекта 1) и амплитуды А компенсирующего сигнала амплитуда колебаний на выходе датчика 5 (следовательно, на соответствующем выходе объекта 1 будет минимальной (в идеале, равной нулю). Компенсирующий сигнал формируетс  из сигнала на выходе датчика 7, Требуемое значение его фазы f устанавливаетс  с помощью фазосдвигающе го блока 8 путем подачи на его управл ющий вход сигнала с выхода исполнительного механизма 13. Амплиту да А компенсирующего сигнала устанавливаетс  с помошью усилител  9 путем подачи на его управл ющий вхо сигнала с выхода исполнительного ме ханизма 14. Конкретна  реализаци  усилител  и фазосдвигающего блока 8 может быт различной и, в частности, зависит от частоты колебаний. Например, в качестве фазосдвигающего блока В может быть использован обычный фазоврапатель , содержащий два резисто потенциометр и конденсатор, собранные по мостовой схеме. В этом случа фаза Ч устанавливаетс  путем .переме щени  движка потенциометра. Изменени  ам;тлитуды А также могут осуществл тьс  перемещением .движка потенциометра (реостата), от которого зависит коэффициент усилени  усилител  9. В этом случае в качестве исполнительных меХанизмов 13 и 14 можно использовать серводвигатели. При неизменном возмущении значение амплитуды колебаний на выходе объекта 1, воспринимаемых датчиком 5  вл етс  функцией значений параметров Ч и А компенсирующего сигнала. Эта функци  имеет экстремальный характер . В начале работы системы параметр Vf и А имеют наперед заданные -значе ни , близкие к оптимальным, дл  наиболее веро тного режима работы системы . В процессе работы системы ее режим может измен тьс  и соответ ствующие изменени  получают парамет ры Н и А компенсирующего сигнала. Эти изменени  осуществл ютс  путем самонастройки с помощью формировател  10, экстремального регул тора 11 и коммутатора 12. в начале осуществл етс  настройка фазы (f , т.е. осуществл етс  отыскание локального экстремума по этой координате при неизменном значении А (в случае ортогональности vf и А, что справедливо дл  многих объектов управлени ). Затем при неизменном значении (f находитс  локальный экстремум по коор динате А. В результате нескольких циклов настройки находитс  глобапьный экстремум, т.е. те значени  и А, при которых амплитуда колебаний на выходе датчика 5 минимальна. Осуществл етс  это следующим образом . Сигнал на выходе формировател  10 показател  качества (в качестве которого в частном случае может быть использован амплитудный детектор) пропорционален амплитуде колебаний на выходе датчика 5 (Ьгибающа  крива ). Этот сигнал поступает на вход одноканального экстремального регул тора 11. Алгоритм отыскани  экстремума, реализуемый экстремальным регул тором 11, зависит от специфики объекта управлени  1 (стоимости , требований к точности, быстродействию и др.). Один из возможных алгоритиюв - с .пробным щагом -. описан ниже. Работа экстремального регул тора 11 разделена во времени на такты. Длительность такта беретс  примерно равной времени переходного процесса в объекте управлени  1. В конце каждого такта измер етс  и заполн етс  сигнал на входе экстремального регул тора 11, затем он сравниваетс  с значением сигнала, измереннь в конце предыдущего такта и извлеченным из пам ти экстремального регул тора 11. В зависимости от результата сравнени  на его выходе вырабатываетс  сигнал, например, в виде импульса напр жени  определенной длительности и пол рности. Это напр жение через коммутатор 12 подаетс  на вход одного из исполнительных механизмов 13 (или 14) (на обмотку управлени  одного из серводвигателей). При этом настраиваемый параметр (ф или А) к началу очередного такта получает приращение, знак которого зависит от пол рности-приложенного напр же-ни . Алгоритм работы экстремального регул тора в общих чертах заключает-, с  в следующем. Если по вление импульса определенной пол рности на выходе экстремального регул тора 11 в начале даннЪго такта привело на конце этого такта к уменьшению сигнала на его входе, то к началу следующего такта выраб.атываетс  импульс той же пол рности. Если после, первого (пробного ) шага сигнал на входе экстремального регул тора 11 увеличиваетс , то пол рность измен етс  на противоположную . Если по вление на его выходе импульса определенной пол рности в предыдущем такте привело к уменьшению сигнала на входе, а в следующем такте к увеличению, или оставило его неизменным, то значит достигнут локальный экстремум по данной координате. При этом на втором выходе экстремального регул тора 11, который св зан с управл ющим входом коммутатора 12, по вл етс  управл ющий сигнал. Например, если в качестве коммутатора 12 испольэуетс  электромагнитное реле, размыкэ :ющие контакты которого соедин ют первый вход экстремального регул тора 11 с исполнительным механизмом 13, а замыкающие - с исполнительным механизмом 14 (чем достигаетс  первоочередна  настройка по координате f), то при достижении локального экстремума по координате на втором выходе экстремального регул тора 11 должно по витьс  напр жение. Это напр жение подаетс  на обмотку реле коммутатора 12, которое отключает вход исполнительного механизма 13 от первого выхода экстремального регул тора 11 и подключает к этому выходу исполнительный механизм 14, и исчезает только после нахождени  экс.тремума по координате А.

Реализовать указанный алгоритм можно на базе элементов Логика и элементов пам ти или на базе микропроцессора .

Предлагаемо.е изобретение применимо в различных системах автоматического управлени . Например, при применении его.дл  демпфировани  колебаНИИ реактивного тока синхронного двигател  мощностью 630 кВт привода поршневого компрессора следует ожидать повышение точности и устойчи .востй системы примерно на 0,5%,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Системауправлени , содержаща  .основной контур-регулировани ., состо щий из последовательно соединенных регул тора, сумматора, исполнительного органа, объекта управлени  и датчика регулируемой координаты, выходом подключенного к входу регул тора , выходу основного контура регулировани  и входу формировател  показател  качества, подключенного выходом к входу одноканального экстремального регул тора, подключенного выходами к сигнальному и управл ющему входам коммутатора, соединенного, выходами через соответствующие исполнительные механизмы с управл ющими входами усилител  и фазосдвигающего блока, а выход фазосдвигающего блока соединен о сигнальным входом усилител , о1личающа с  тем, что., с целью повышени  точности и устойчивости системы, в ней установлен датчик промежуточной координаты, подключенный входом, к второму выходу объекта управлени , а выходом к сигнальному входу фазосдвигающего блока, а выход усилител  подключен к второму входу сумматора.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство ОССР № 598022, кл. G 05 В 13/02, 1975.

   2,Авторское свидетельство СССР № 554525, кл. G 05 .В 13/02, 1974,

   3,Управление сложными объектами. Под ред. Я, 3. Цыпкина. М,, Наука, 1975, с, 28-34 (прототип).