Бинарная система управления вынужденным движением Советский патент 1984 года по МПК G05B13/02 

I Изобретение относится к автоматическому регулированию и управлению, а именно к бинарным системам, и пред назначено для автоматического управления вынужденным движением линейных динамических объектов, параметры которых меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах;. Предполагается, что объект управления описывается уравнением v(tho,()1...0f(tJv{i u{tl4c(t)...4d(ttf(t), где а , (t) - переменные параметры объекта, меняющиеся в известных диапазонах a;6a.(t)6o(| , (i -f,...,n) ; известные константы; d.(tl- переменные параметры не стационарных каналов воздействия на объект внешних.возмущений f(t) удовле воряющие условиям .(t) , (} 1,...,К) ; известные константы. Задача управления состоит в сведении до заданной величины ошибки регулирования x(t) y5(t) - y(t), где у (t) const задающее воздей ствие, т.е. в вы полнении нераве ства /x(t)/ Л , где и - заданная постоянная положительная величина, при любом состоян системы и при обеспечении условия малой зависимости свойств управляем процессов от меняющихся параметров объекта регулирования и от внешних сил. Известна самонастраивающаяся сис тема, состоящая из объекта управления, сумматоров, блоков сравнения усилителей, дифференциаторов, умно жителей, релейного и модульных элементов и корректирующего звена Низкая надежность, наличие высо кочастотных переключений сигнала уп- 35

равления, высокая чувс- вительность к внешним воздействиям являются недостатками системы.

модульных злементов через соответствующие четвертые усилители - к входу третьего сумматора, выход которого 7 Наиболее близкой к изобретению является система автоматического управления с координатно-параметрической обратной связью, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, умножитель, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход - с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через соответствующие последовательно соединенные модульныеэлементы и первые усилители с входом первого cyiviMaTopa, выход второго сумматора подключен к входу релейного элемента, последовательно соединенного с инерционным фильтром, которого подключен к второму входу умножителя f 2 Недостатком известной схемы является высокая чувствительность к внешним возмущениям, невозможность обеспечения заданного качества регулирования при действии на этот объект внешних . с ил т Цель изобретения - повышение точности системы при действии измеряемых помех по нестационарным каналам. Поставленная цель достигается тем, что в бинарную систему управления вынужденным движением, содержащую последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход - с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, выход второго сумматора подключен через релейный элемент к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, введены датчики возмущений, вторые модульные элементы, третьи и четвертые усилители и третий сумматор, выход каждого датчика через последовательно соединенные соответствующие вторые к одульные элементы и третьи усилители подсоединен к входу первого сумматора, а выходы вторых 31 соединен с входом инерционного фильт ра. На фиг.1 изображена структурная схема замкнутой системы; на фиг.2 схема предлагаемой бинарной системы. Замкнутая система (фиг.1) содержи объект 1 управления, задатчик 2, реа лизующий сигнал y2(t) const, регулятор 3 контура координатной обратно связи (кос), вьфабатывающий сигнал управления o(t), задатчик 4 контура координатно-параметрической обратной связи (КПСС) с выходным сигналом x(t), регулятор 5 контура КПОС, фор мирующий сигнал /u.(t) . При использовании координатно-параметрической обратной связи обеспечить выполнение равенства 6(t) 0 и тем самым гарантировать требуемую динамику управляемого процесса x(t) невозможно, если сигналы /u.(t) и u(t) в регуляторах КПОС и КОСсоответственно формировать лишь на основе информации о состоянии управляемого процесса, не учитьшая внешних воздей ствий. Бинарная система автоматического управления вынужденным движением нестационарного объекта (фиг.2) содержит объект 1 управления, задатчик 2 КОС, блок 6 сравнения, дифференциа торы - 7 7f,T, первые модульные элементы 8 - 8, первые усилители 9 - 9, первый сумматор 10, блок 11 умножения, вторые усилители 12 12р,, второй сумматор 13, релейный элемент 14, датчики 15:, - 15 возмущений, вторые модульные элементы 16, третьи усилители 17 - ITj, четвертые усилители 18,,. третий сумматор 19 и инерционный фильтр 20. Предлагаемая бинарная система работает следующим образом. Сигнал y(t) с выхода задатчика 2 сравнивается с сигналом y(t) с выхода объекта 1 управления в блоке 6 сравнения. Полученный сигнал посту пает непосредственно на вход первого модульного элемента 8, а на входы других модульных элементов 8 8 j через дифференциаторы 7 -7, соответствующих порядков. Сигналы с выходов модульных элементов через соответствующие первые усилители 9 подаются на вход первого сумматора 10, с выхода которого сигнал подается на вход блока 11 умножения, сигнал с выхода блока сравнения и сигна 874 лы с выходов дифференциаторов подаются через соответствующие вторые усилители 12 - 12 на вход второго сумматора 13, полученная на выходе сумматора 13 линейная комбинация ошибки x(t) и ее (п-1)-й производной есть ошибка контура КПОС e(t), которая подается на вход релейного элемента 14, сигнал с выхода которого подается на вход инерционного фильтра 20. Сигналы с датчиков 15.- 15 возмущений подаются через соответствующие вторые модульные элементы 16 - 16| и третьи усилители 17 - 17 на вход первого сумматора 10, сигналы с выходов вторых модульных элементов 16 - 16 через соответствующие четвертые усилители 18 - 18 на вход третьего сумматора 19, с выхода которого сигнал поступает на второй вход инерционного фильтра 20, с выхода которого сигнал подается на второй вход блока 11 умножения. В предлагаемой системе связи по измеряемым возмущениям образованы датчиками 15 - 15, возмущений вторыми модульными элементами 16 - 16,третьими 17,, и четвертыми 18 - 18 усилителями и третьим сумматором 19. Технико-экономический эффект предлагаемой бинарной системы с координатной и координатно-параметрической обратньми связями состоит в том, что она гарантирует более высокое- качество и точность регулирования по сравнению с известной системой за счет обеспечения независимости переходных процессов как от изменяющихся параметров объекта, так и от действующих на объект внешних сил, что достигается путем введения в систему с КПОС дополнительных связей по измеряемым возмущениям. Как показали результаты натурноматематического моделирования, применение предлагаемой системы для стабилизации заданного значения рудной нагрузки или отношения железо/углерод позволяет обеспечить точность стабилизации не ниже 0,3%. Это гарантирует сокращение колебаний кремния в чугуне на 0,012% и снижение удельного расхода кокса на 2,4 кг/т чугуна, что обеспечивает экономический эффект порядка 100000 руб.в год на одну доменную печь большого объема.

БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЬШУЖДЕННЬМ ДВИЖЕНИЕМ, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, блок умножения, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом зада тчика, а выход - с входами дифференциаторов, выходы которых и вькод блока сравнения через соответствующие вторые усилители соединены с входом второго сумматора и через последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, выход второго сумматора подключен через релейный элемент к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы при действии измеряемых помех по нестационарным каналам, она содержит датчики возмущений, вторые модульные элементы, третьи и четвертые усилители и третий сумматор, выход каждого датчика возмущений через со(Л ответствующие последовательно соединенные вторые модульные элементы и третьи усилители подключен к входу первого сумматора, а выходы вторых модульных элементов через соответствующие четвертые усилители - к входу третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом инерционного фильтра. ел 00 ч1