Устройство для моделирования систем управления Советский патент 1984 года по МПК G06G7/66 

Изобре е11ке uiKocirvo/ :: ст:е..г1кзяроваигп.Ф; спс,1к;ГБгЧ вьгчкстпгтелглюй техняки jl кожет быть ис:т()ИЬУ ОБЭИО для модапярования регулирутоцмх к управляющр1А систем:

По осноБПому апТоСТ,; п- il436BS известно устройство для г-юделироваиия системы управле1ИЯ,, содеркащес; последоБательно включенные перзый масштабиругоикй блок, перг.ый опок с р а вм е НИИ., и и т е гр ат ор, ок в ач: е к тли отрицательной (Й cii. блок запаздывания3 второй блок срЯБнення. второй мac:uтaбиpз э fnй блок, блок управле ИЯ5 вкл).ций п о еле/то--зат ельно соединенные регулятор., маг1:итный пускатель и элек тродвигате.ги-,, и нреобразователь угла в напря/кенгш , а также третий масштабируюищй блок нричем входы перзог-о и третьего масштабир 7оя( блоков и один вход регулятора являются зхо;да чи ус гройстпа выход нреобразователя угла в напряжение соединен с 13то)ь:т-1 входом нер-вого блока сравнения, гзъкод, трачьего масштабиру о ;его блока иод.ключеп к второму входу блока сравнения,,

Устройс БО д:к 1чоделг;рованр;я сиетем управления работает следуюи м образ oi-, -1сследуемый блок управления ;-;ыр;;.батывает управляющее Б виде угла полорота -злектродвигателя. Это воздействие, преобразованное з преобразопателе угла в нанря;кен1;е , вычитается в перзо(-/ блоке ср.1в:1е п;я сигнала о действи- ельном (патур ном) ;/ттразлягои,ем воз,г1;ейс: аии., иост;/паюп|;его через перзь:й маситабир vwuuifiблок оперативно е обт1скта упрлвзгеПИЯ иди зарегистр::ро ан1-;ого --: :}ОСПроиз в еденного Б требуемом масьтгаСм. времени,, С . пе;эвого блока epaj;нения сигнал через ьюдель обт.екта в приращениях, преде гавле}И у;с ис следова-тельаым соединезием Hiri-eaptnopa:. оХваченного отрицате;;ьной обг атиой связью, к блока заназдывапия., пос-упает на второй блок еравг1ениЯр где выч:итается из сшпала о действи1ельiiOM выходе объекта уггравления. прО шедшего через третей маепггабируюпцтй блок,, С ьы.ода второго блока сравнения еигнги. о м(;дельном выходе объекта ут равлек1:я поступает через второй масштабирующий блок регулятора 1

Недостаток т/звеетного устройства заключается е больших затратах времени на моделирование,, обуеловлеаньи::

4Л

чем, что отсутствует возможность параллелы-::ого воспроизведения неск:олвк:1х модельных режимов управления. ель- изобретения - повышение быстродействи ; .

Указанная uerjb /достигается тем что в устройстве для моделирования системы т.:равления введены последовательно соединенные иервый блок вычитаниЯ; второй интегратор, второй блок запаздывания, второй блок выитаниЯэ третий блок вычитания, третий интегратор и четвертый блок вычитания, выход которого соединен с

первым входом первого блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, другой вход второго блока вычитания соединен с выходом третьего маештабиру;с; 1,его блоса, другой вход третьего блока вычитания соединен с вькодом второго блока сравнения, другой вход четвертого блока вычитания подключен I;: выходу преобразователя угла в нанпяжег-нге.

Введение первого, второго, третье-го и четвертого блоков вьиитания, ,;торой мод,ели объекта з гфиращениях, рзализованной на втором интеграторе

и втором блоке запаздывания, и модеjBi 6j:oKa управле} ия в приращениях, иеал1о:зова,нног1 па тр;етьем интеграторе, позволяет параллельно воспроизводить ччорой мо/;ельный режин упрагшения

1.;.ля 1)Зме 1С;Ми;; С|; ОЙств блока управле 1МК Пр;.; этом не требуется введение в устройстве второго блока управлсГИЕ, а достаточно иметь то:гько его модель в приращениях о Последнее ощутимо скиvc.-ieT затраты на создание устройства.

На черте;ке приведвШ структурная схема уст м:;йства1,

Устройство для моделирования систем управления содержит первый мас итабирую;и и Плок 1,, второй маси-табиаующий блок 2. иервый блок 3 сра)зне(гня,, nepBbiV; интегратор 4, первый блок 5 запаздьша п-тЯ; второй блок 6 сразкения, первьй блок 7 вычитания, :; чорой интегратор 8, второй блок 9 запаздыва;: Т1я J второй блок 10 вычита;п-1я:,, четвертый блок t1 вычитания, Хрстий интегратор 12, третий блок 13 сравнения, преобразователь 14 угла

3 капряжекке, третий масштабирующий

блок IS, блок 16 управления, состоя. гщ-1Й т-з электродвигателя 17, магнитного nycKaTsinrr 18 и регулятора J9. 31 На чертеже обозначено: ju. ; у действительные (натурные) управляющ 1 и выходные сигналы натурного объекта , У-1 2 модельные, преобразо ванные в масштаб напряжения, управляющие и выходные сигналы соответственно для первого и второго модельных контуров управления; у сигна о заданном значении выходной величины объекта управления. Устройство для моделирования сиетем управления работает следующим образом. Исследуемый регулятор 19 вырабаты вает сигнал об управляющем воздейстВИИ, как реакцию на модельный выходной сигнал объекта управления и зада ние у на этот сигнал. Сигнал с выхода регулятора 19 подается через магнитный пускатель 18 на электродви гатель 17, выходной вал которого механически связан с преобразователем 14 угла в напряжение. Последний преобразует угол поворота вала электродвигателя 17 в электрический сигнал ju , который поступает на второй вход первого блока 3 сравнения. Действительный управляющий сигнал цд, , поступающий оперативно с натурного объекта управления или зарегист рированньш и воспроизводимый в требуемом масштабе времени, подается на вход первого масштабирующего блока 1 , в котором изменяется величина этого сигнала. С выхода первого маештабирующего блока 1 сигнал поступает на первый вход первого блока 3, где из него вычитается сигнал jtt.,. Сигнал о полученной разности преобразуется в первой модели объекта в приращениях с передаточной функциейW(p) где К - коэффициент усиления; Т постоянная времени инерции; Т - вре мя чистого запаздывания. Эта модель реализована в виде последовательного соединения первого интегратора 4 и первого блока 5 запаздьшания. Действительный выходной сигнал у° поступающий оперативно с натурного объекта управления или зарегистрированный и воспроизводимый в требуемом масштабе времени, подается на вход масштабирующего блока 2, в котором изменяется его величина. С вЬгхода масштабирующего блока 2 сигнал посту Д пает на второй вход второго блока б сравнения, где из него вычитается сигнал с выхода первого блока 5 запаздывания. Полученный на выходе второго. блока 6 сравнения сигнал у,, является модельным вькодным сигналом первого модельного замкнутого конт фа управления. Сигнал у подается через масштабирую1ций блок 15, где изменяется его величина, на вход исследуемого регулятора 19. Процесс моделирования в первом модельном контуре Т1равлешш описывается выражением У (t) К у (t) (t-8)-f,;( t-e)l , о п в котором w - модель об7зекта в приращениях; Kj, К , - коэффициенты третьего 2 и первого масштабирующих блоков. Т.е., изменение первого модельного управляющего сигнала неизбежно вызывает изменение первого модельного выходного сигнала, что 6 свою очередь, приводит опять к изменению первого модельного управляющего сигнала. Во втором модельном контуре управлеиия регулятор 19, магнитньй пускатель 18 и электродвигатель 17 заменены их моделью в приращениях, реализованной на третьем интеграторе 12, охваченном отрицательной обратной связью, т.е. модель блока управления в приращениях представлена инерционным звеном первого . Эта модель связана с сигналом, поступающим на вход натурного регулятора, и с сигналом, вырабатываемым этШ регулятором. Работа второго модельного контура осуществляется следующим образом. Из сигнала о втopo 5 модельном выходе у в третьем блоке 13 вьиитан 1Я вычитается сигнал у. , поступающий с выхода второго блока 6 срггвнения. Сигнал о полученной разности идет на третий интегратор 12, где пере- считывается в сигнал о корректировке управления первого модельного контура. С выхода третьего интегратора 12 сигнал подается на вход четвертого блока 1 1 сравнения, где и вычитается из сигнала ,и , пост гОтающего с выхода преобразователя 14 угла в напряжение. На выходе четвертого блока вычитания получается сигнал f-L о втором модельном управлении. S10 Сигнал поступает на первый блок 7 вычитания, где вычитается из сигнала, идущего с выхода первого масштабиругощего блока 1 , Сигнал о по лученной разности, аналогично первому модельному контуру, преобразуется во второй модели объекта в прираще ниях, имеющую такую же передаточную функцию, что и первая модель объекта в приращениях, и реализованной с помощью последовательного соединения второго интегратора 8 и второго блок 9 эапаздьгоания. Во втором блоке 10 вычитания из сигнала, поступающего с выхода третьего масштабного блока 2, вычитается сигнал с выхода второго блока 9 задержки, в результате получается сигнал у о модельном вы ходе второго контура управления. Сигнал Уу подается на первый вход третьего блока 13 вычитания и, тем самым, замыкается второй модельный контур управления. Процесс моделирования во втором модельном контуре управления можно описать вьфажением yj(t)K3y(t),u(t-0)-ft(t-e) , /t) /Ц(t)-W ly(t}-y, (t)jl , w.- % где модель блока управления в приращениях. Использование моделей объекта и блока управления в приращениях в сочетании с натурными сигналами об т:равлениях и выходах , об вьфабатьшаемых управлениях и входах блока управления позволяет, примерно, в два раза сократить время моделирования без реал изации второго натурного блока управпения. При этом не страдает полнота воспроизведения реальных условий исследуемого блока управления, так как не учитьшаемая в моделях в приращениях информация об объекте управления, блоке управления и внешних воздействиях поступает непосредственно с натурного объекта и блока управления,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. ( 1043688, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно дополнительно содержит последовательно соединенные первьш блок вычитания, второй интегратор, второй блок запаздывания, второй блок вычитания, третий блок вычитания, третий интегратор, четвертый блок вычитания, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, другой вход второго блока вычитания соединен с выходом третьего масштабирующего блока, другой вход третьего блока вычитания соединен с выходом второго блока срав(Л нения, другой вход четвертого блока вычитания подключен к выходу преобС разователя угла в напряжение.