Система с переменной структурой Советский патент 1986 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к горнодобывающей промьшшенкости и может найти пшрокое применение при управлении объектами с большой инерционностью, например землеройными машинами.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия (т.е. качества управления) системы.

На чертеже представлена функциональная схема системы.

Схема содержит блок 1 сравнения, сумматор 2, коммутирующий элемент 3, суммирующий элемент Л, сумматор 5, усилитель 6, объект управления 7, первый и второй дифференциатор 8 и 9 задатчик 10, блок 11 изменения структуры, коммутатор 12.

Кроме того, на чертеже обозначено I , - выходной сигнал i -го блока или элемента системы.

В состав блока изменения йтрукту- ры 11 входят дифференциаторы 8 и 9 и сумматор 2.

. В состав коммутатора 12 BXOJBHT коммутирующий 3 и суммирующий |4 элементы.

Система работает следующим образом.

На выходе задатчика 10 формируется сигнал и , -крторый поступает на первый вход блока 1 сравнения, на второй вход которого поступает сигна i с выхода объекта 7; На выходе блока 1 сравнения формируется сигнал U:, K,(U, -и), где К,- коэффициент передачи блока 1 сравнения, и посту- пает на первый вход блока 11 изменения структуры, на второй вход которого поступает сигнал Ц задатчика 10. В блоке 11

16

с выхода

формируется сигнал

«

ц

to

где

изменения структуры . сигнал и(, дифферегнцируется в первом дифференциаторе; В, на Выходе которог

kg - коэффи1виент передачи дифференциатора 8, который поступает на первый вход сУ 4матора 2. .Кроме того, в блоке 11 изменейи структуры и,,поступающий на его первый вхоД, дифференцируется во втором дйфферей- циаторе 9, на выходе которого формируется сигнал , где Kg- коэффициент передачи дифференциатора 9, которьй поступает на второй вход сумматора 2. На третий вход сумматор 2 поступает сигнал 0 , а .на его выходе формируется сигнал Ч KjUg+ + , , гдеК ,К , К| -- коэффициенты передачи по первому, втором

и третьему входам сумматора 2. Выходной сигнал U сумматора 2 является выходным сигналом блока 11 изменения структуры. .

Сигнал и с выхода блока 11 из,мене- ния структуры поступает на управляющий вход коммутатора 12 и в нем на управляющий вход коммутирующего элемента 3.Сигнал t , с выхода блока 1 сравнения поступает на информационный вход коммутатора 12 и в нем на информационный вход коммутирующего элемента 3.

На вькоде коммутирующего элемента 3 формируется сигнал вида

и.-и.

если

и.и

1

О

еслии, и„

Этот сигнал поступает на вход суммирующего элемента 4, на выходе которого формируется сигнал +и , который поступает на первый вход сумматора 5..

На второй, и третий входы сумматора 5 поступают сигналы U, и U,, с вьпсо- дов блока 1 сравнения и блока 11 изменения структуры. На выходе сумматора 5 формируется сигнал

г .

с учетом вида коммутирующей функции коммутирующего элемента 3 можно выделить три режима работы системы.

5

0

0

и.Ч,

1-й режим вьтолняется при условии В этом случае выходной сигнал Uj коммутирующего элемента 3 будет равен Uj и -U,, а выходной сигнал Сумматора 5 будет равен

-и,-и,,.

-и.

2-й режим вьшолняется при условии U,U,,. В этом случае выходной сигнал Uj коммутирующего элемента 3 будет равен О, а выходной сигнал

сумматора 5 будет равен U

-и,.

5 «:и.

. 1

3-й режим выполняется при условии U, О или при разнополярных сигналах и.,, и и, . В этом случйе выходной сигнал Ug сумматора 5 будет равен Ug 0.

Выходной сигнал U сумматора 5 поступает йа вход усилителя 6, на выходе которого формируется сигнал U вида U Xg-Ug , где - коэффициент передачи усилителя б, который воздей- 5 ствует на объект 7 .управления.

Объект 7 управления меняет свое положение. Вькоднойсигнал (координата) и объекта 7 управления подается на

второй вход блока 1 сравнения. В дальнейгаем система работает аналогично до тех пор, пока выходной сигнал (J блока 1 сравнения не станет равным нулю.5

Работа системы на трех указанных режимах.

1-й режим. В этом случае управление в данной системе осуществляется так же как в обычной замкнутой системе pe-jQ гулирования по отклонению, когда управляющий сигнал на выходе усилителя

6 равен Ug-K Ui К(-и) хК, ((J.-U,), где .

При (/«5 К,/ 1 данная система близка к предельной, т.е. к тому случаю, когда выходной сигнал U объекта 7 управления перестает зави сеть от возмущающего воздействия и начинает точно воспроизводить выходной сигнал задатчика 10.

2-й режим. В этом случае .управление в данной системе осуществляется в. соответствии с сигналом (-,,)/(/ «(K tlg-b U, ,

К,0,,

,к,

Vfp - граничный коэффициент устойчи30

где , К вости.

Коэффициейт к , как в системах с комбинированным управлением, выбирается из условия демпфирования системы. Во время переходного процесса управления система работает В этом ус-35 тойчивом режиме, так как U, в этом случае, как правило, больше U .

При этом в случае перерегулирования при нарастающем задающем сигнале U,Q , когда сигнал рассогласования U, изменит знак,- а знак сигнала U, сохранится, система переходит в 3-й режим работы и сигнал управления U на объект 7 управления не лоступает. Объект 7 управления будет совершать свободное движение до момента, когда

40

45

5

Q

5

0

5

0

5

0

5

значение задающего сигнала и прег . -1 ft .

взойдет значение выходного сигнала. и на столь малую величину, что станет равным U,, и система перейдет в состояние, соответствующее 1-му режиму работы, т.е. в режим слежения с малой ошибкой.

В случае перерегулирования при Ug О, т.е. когда задающий сигнал и принял постоянное значение, система будет находиться в устойчивом состоянии, соответствующем 3-му режи- му работы, и выйдет из него при дальнейшем изменении задающего сигнала и . г

Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие системы.

Формула изобретения.

1. Система с переменной структу рой, содержащая последовательно соединенные задатчик, блок сравнения, коммутатор, сумматор, усилитель и объект управления, соедийенный выходом с вторым входом блока сравнения, подключённого выходом к первому входу блока изменения структуры, соединенного вторым входом с выходом задатчика , а выходом с управляющим входом коммутатора, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью повьше- ния точности и быстродействия системы, в ней выходы блока сравнения и блока изменения структуры соединены соответственно, с вторым и третьим, входами сумматора.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок изменения структуры содержит первый и второй дифференциаторы, соединенные выходами с первым и BTopi ёходами сумматора, причем третий вход сумматора, вход первого дифференциатора и зькор, сумматора являются соответственно первым, вторым входами и выходом блока изменения структуры.

Редактор М.Дыпын

Составитель Ю.Гладков

Техред О .Гортвай Корректор О .-Луговая

3289/47

Тираж 836 Йодписное ВНЙИПИ Госуда)рственного комитета СССР

по делам изобретений и ptкpытИй 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4