Устройство для компенсации запаздывания Советский патент 1984 года по МПК G05B11/01 

1

Изобретение относится к технике построения замкнутых систем автоматического регулирования, содержащих звенья с запаздыванием.

Известны устройства для компенсации запаздывания, используемые в замкнутьйс системах различного назначения для устранения влияния запаздьшания на устойчивость системы 11.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, использованное в замкнутой системе авторегулирования, состоящей из последовательно соединенных первого блока сравнения, регулятора, корректирующего блока с запаздыванием и объекта управления, содержащее .второй блок сравнения, первый вход которого связан с выходом регулятора посредством последовательно соединенных модели корретирующего блока без запаздывания и модели объекта управления, а второй вход второго блока сравнения связан с входом объекта управления посредством второй модели объекта управления. При этом выход объекта управления и выход второго блока сравнения соединены с входами первого блока сравнения С21.

В прототипе используется прием дифференциального сравнения сигналов бёз запаздывания, поступающих в устройство с входа и выхода корретирующего блока с запаздыванием, благодаря чему компенсируется влияние запаздывания этого блока на устойчивость замкнутой системы. Однако отсутствует положительное влияние, такого устройства на статическую точность системы (главным образом на ее способность компенсировать действие возмущений на объект управления а также затруднительна физическая реализация устройства в том случае, когда корректирующему блоку с запаздыванием соответствует реальная физическая среда, не допускающая возможности построения устройства-прототипа без звеньев с запаздыванием.

Целью изобретения является повышение точности устройства для компенсации запаздывания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для компенсации запаздывания, содержащее последова083902

тельно соединенные первый блок сравнения, регулятор, первый корректи- , рующий блок с запаздыванием и объект управления, вход которого через пер5 вую модель объекта управления соединен с первым входом второго блока сравнения, а выход регулятора через модель корректирующего блока без запаздывания соединен с входом второй модели объекта управления, содержит также второй корректирующий блок с запаздыванием, выходом подключенный к первому входу первого блока сравнения, второй вход

5 которого соединен с вьпсодом второй модели объекта управления, выход объекта управления соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого подключен к ходу

0 второго корректирующего блока с запаздыванием.

На чертеже представлена совмещенная функциональная и структурная блок-схема предлагаемого уст5 ройства для компенсации запаздывания.

Устройство состоит из последовательно соединенных первого блока Q сравнения 1 с управляющим воздействием Хо, регулятора 2 с передаточной функцией Wp, первого корректирующего блока 3 с запаздыванием С ° и передаточной функцией W, - е и объекта управления 4 с передаточной функцией WQ, выходным сигналом и приведенным к выходу объекта возмущающим воздействием Z.

, Первая модель объекта управле0 ния 5 с передаточной функцией Wo связывает вход объекта управления 4 с первым входом второго блока сравнения 6, второй вход которого соединен с выходом объекта управле5 ния 4 непосредственно. Выход регулятора 2 черед модель 7 первого корректирующего блока 3 без его запаздывания с 1 , имеющей передаточную функцию W/ivi , соединен с входом

второй модели объекта управления 8 с передаточной функцией WQM выход которой связан с вторым входом первого блока сравнения 1. Кроме того, устройство содержит второй корректирующий блок 9 с запаздывание 1 и передаточной функцией , выходом подключенный к первому входу первого блока сравнения 1, а входом связанный с выходом второго блока сравнения 6. При идентичности передаточных функций первой 5 и второй 8 моделей объекта управления его.собстве ной передаточной функции, т.е. при WOM Wp, а также при идентичности передаточных функций первого корректирующего блока 3 без его запаздывания Т, и его модели 7, т.е. при W;, W, общая передаточ ная функция системы с ее устройством для компенсации запаздьгоания, характеризующая в операторной форме записи связь между выходным сигналом Х(р) объекта управления 4 с управляющим ХО(Р).И возмущающим Z(p) воздействием, принимает вид X(P)-f,X,(P)(P)l WpW.Wo-6-- Хо(Р) 0-Wp l/4WH-(. (.WoLt-w. Cl- WpWi-Wo) Отсутствие в знаменателе получе ного выражения передаточной функдаи членов, содержащих запаздывание, указывает на достигаемый эффе его компенсации на устойчивость системы, причем обеспечивается инвариантность устойчивости к измене ниям запаздываний как первого 3, т и второго 9 блоков с запаздыванием Повышение точности ра:боты устро ства по .управляющему воздействию определяется независимостью первог слагаемого передаточной функции, определлющей связь X f(Х), от параметров второго корректирующего блока с запаздыванием 9, входящего в состав цепи обратной связи объек та управления 4 с первым блоком ср нения 1 и регулятором 2 системы. Кроме того, в статическом установившемся режиме работы может быт дополнительно повышена статическая

точность системы по возмущающему

50 „ объект управления. воздействию, если связать величину статического коэффициента передачи второго корректирующего блока с запаздьшанием 9 с величинами статических коэффициентов передачи регулятора 2, первого корректирукщего блока с запаздыванием 3 и объекта управления 4 таким образом, чтобы числитель дроби второго слагаемого в полученном выражении передаточной функции системь:, определяющий зависимость х f2(Z), обратился в нуль (при р 0). Это достигается при соотношении 1 Кр к,-kc где К г, - статический коэффициент передачи регулятора 2; У.Ц - статический коэффициент . передачи первого блока 3; LQ - статический коэффициент передачи объекта управления 4, - выбираемьш статический коэффициент передачи второго корректирующего блока с запаздыванием 9. Наличие в устройстве двух корректирующих блоков -с запаздыванием (3 и 9), связывающих регулятор 2 и объект управления 4, облегчает прак тическую реализацию устройства для компенсации запаздывания в тех случаях, когда регулятор и объект управления разделены физической средой, не допускающей возможности использования устройства компенсации запаздывания по С21, основанному на возможности безынерционного (без запаздывания) сравнения сигналов, снимаемых до и после компенсируемого звена с запаздыванием. Использование изобретения позволяет увеличить точность работы системы по управляющему и возмущающему воздействию, обеспечивая инвариантную компенсацию запаздываний обеих корректирующих блоков с запаздыванием, связьгаающих регулятор и

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЗАПАЗДЬШАНИЯ, содержащее последовательно соединенные первый блок сравнения, регулятор, первый корректирующий блок с запаздыванием и объект управления, вход которого через первую модель объекта управления соединен с первым входом второго блока сравнения, а выход регулятора модель корректирующего блока без запаздывания соединен с входом второй модели объекта управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, otio содержит второй корректирующий блок с запаздыванием, вы-ходом подключенньй к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второй модели объекта управления, выход объекта управления соединен «Л с вторым уходом второго блока сравнения, выход которого подключен к входу второго корректирующего блока с запаздыванием.