Самонастраивающаяся система управления для объектов с запаздыванием Советский патент 1987 года по МПК G05B13/02 

10

Если параметры моделей 4 и 10 не адекватны параметрам объекта 7 вслед ствие его нестационарности, то в самой системе предусматривается их перестройка. Перестройка параметров мо делей 4 и 10 производится с помощью блока 9 подстройки, который согласно определенньп алгоритмам по сигналам поступающим с выходов первого элемен та 3 запаэдьтания, первой модели 4 и второго сравнивающего элемента 8 производит оценку параметров объекта 7, Блок 13 оптимизации вырабатывает управляющее воздействие на перестрой ку параметров р егулятора 5 и блока 15 коррекции. Таким образом, перестройка параметров регулятора 5 производится параллельно перестройке па раметров .блока 15 коррекции. При этом сохраняется соотношение

W,(p) 1/иЛр).

20

Изобретение относится к системам управления нестационарными объектами с запаздьшанием и может быть использовано, например, в металлургии, теплоэнергетике и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - повьшшние точности управления.

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система содержит задающее устройство 1, первый сравнивающий элемент 2, первый элемент 3 запаздывания, первую модель 4 объекта, регулятор 5, первый сумматор 6, объект 7 управления, второй сравнивающий элемент 8, блок 9 подстройки, вторую модель 10 объекта, второй элемент 11 запаздывания, третий сравнивающий элемент 12, блок 13 оптимизации, второй сумматор 14, блок 15 коррекции и третий- сумматор 1 6,

Система работает следующим образом.

При изменении сигнала задания Y, появится сигналрассогласования , , который отрабатывает регулятор 5. При данном управлении через упреждающую вторую модель 10 объекта объект 7 находится вне замкнутого контура управления и не влияет на устойчивость замкнутой системы. При отработке , сигнал Уд, с выхода второй модели 10 имеет одинаковое значение с выходным сигналом управляемого объекта Y через 35 зации параметров регулятора 5 можно время запаздывания.

Пусть операторные функции объекта 7, моделей 4 и 10 и регулятора 5 соответственно равны W(p)e P5 W(p), . W|(p), а операторная функция блока 15 корре кдаи V(p) -1/Уд(р). Если параметры моделей 4 и 10 адекватны параметрам объекта 9, т.е. W,(p.) Wg{p), то динамика системы описьшается следующей системой уравнений:

) -f,(p) e

z,(p) и,(р) - иг(р) f(р);

25

30

При использовании ПИ-закона регулирования оператор регулятора имеет вид:

W,(p,.K,(t, bISiE.l., (,)

где K|(t) - коэффициент передачи регулятора;

l- ij(t) - время изодрома регулятора . Алгоритм работы блока ГЗ оптими40

использовать, например, в виде

UN N, N;

K(t) KjCt- fj) +. С, uN; ) K,(t) С„

(3)

45

где N5дд , N - соответственно задан нов и действительное число перемен знака сигна.па б на интервале времени г

K(t), K Ct- Cj) - коэффициент передачи регулятора соответственно в текущий момент времени и в момент времени, пре;даествую1ций на время сГ ;

Z,(P) Z,(p)W(p) -Z,(p) 50

з(р) e,(p) - Zj(p); U, (p) -e,(p) W/p).

Ошибка E, определяется выражением 55

е(р) IaiPl.

,(p)u;(p)

(I) }

Если параметры моделей 4 и 10 не адекватны параметрам объекта 7 вследствие его нестационарности, то в самой системе предусматривается их перестройка. Перестройка параметров моделей 4 и 10 производится с помощью блока 9 подстройки, который согласно определенньп алгоритмам по сигналам поступающим с выходов первого элемента 3 запаэдьтания, первой модели 4 и второго сравнивающего элемента 8 производит оценку параметров объекта 7, Блок 13 оптимизации вырабатывает управляющее воздействие на перестрой- ку параметров р егулятора 5 и блока 15 коррекции. Таким образом, перестройка параметров регулятора 5 производится параллельно перестройке параметров .блока 15 коррекции. При этом сохраняется соотношение

W,(p) 1/иЛр).

зации параметров регулятора 5 можно

При использовании ПИ-закона регулирования оператор регулятора имеет вид:

W,(p,.K,(t, bISiE.l., (,)

где K|(t) - коэффициент передачи регулятора;

l- ij(t) - время изодрома регулятора . Алгоритм работы блока ГЗ оптимизации параметров регулятора 5 можно

использовать, например, в виде

UN N, N;

K(t) KjCt- fj) +. С, uN; ) K,(t) С„

(3)

где N5дд , N - соответственно задан нов и действительное число перемен знака сигна.па б на интервале времени г

K(t), K Ct- Cj) - коэффициент передачи регулятора соответственно в текущий момент времени и в момент времени, пре;даествую1ций на время сГ ;

Ty(t) - время изодрома регулятора в текущий момент времени;

С,, С - коэффициенты, выбираемые для конкретного объекта.

Алгоритм работы блока 13 оптимизации обеспечивает стабилизацию числа перемен знака сигнала 5 на интервале времени

путем уменьшения

KR и Ту при 0 и увеличения К,; и T|j при uN О, но при этом отношение

К( и Тц остается постоянным и равным С .

Из блок-схема видно, что блок 15 коррекции формирует компенсирующий сигнал Z из сигнала Z , равного f. Так как регулятор 5 - линейный, то наличие сигнала Z на входе регулятора 5 при суммировании с сигналом 6, не влияет на прохождение сигнала 6, . Сигнал Z- предназначен лишь для компенсации действий неконтролируемого возмущения f. Так как блок 13 оптимизации, работающш по алгоритму (3), предназначен для стабилизации числа перемен знака сигнала 2. на интервале с , то наличие сигнала Z на входе сумматора 16 не влияет на алгоритм работы блока 13.

Полная компенсация действия неконтролируемого возмущения имеет мес-20 с: первым входом регулятора, вход вто(4)

то тогда, когда оператор блока 15 коррекции имеет вид

к(Р)й;ЬИз выражений (2) и (3) следует, что полная компенсация неконтролируемого возмущения будет иметь место при

.)

Отсюда видно, что для компенсации возмущения параметры блока 15 коррек цйи должны находиться в полном соответствии с параметрами регулятора 5, т.е. должны перестраиваться по. тому же алгоритму (3), только здесь относительно блока 15 коррекции ве-т личины Kg(t) и Ty(t) уже не являются коэффициентом передачи и временем изодрома, а лишь величины, характеризующие динамику блока.15 коррекции.

Следовательно, для повышения быстродействия системы и повышения точности (путем компенсации действия неконтролируемого возмущения с помощью новых связей, введенных в системе) необходимо осуществить перестройку параметров регулятора 5 и блока 15 коррекции параллельно по ал горитму (3).

305634

Форму

л а

изобретения

Самонастраивающаясясистема управления для объектов с запаздыванием, содержащая задающее устройство, первый сравнивающий элемент, последовательно соединенные первьп г элемент запаздывания и первую модель объекта, последовательно соединенные регулятор и первый сумматор, подключенный выходом к входу объекта управления, выход которого соединен с входом второго сравнивающего элемента, соединенного выходом через блок подстройки с входом второй модели объекта, последовательно соединенные второй элемент запаздывания, третий сравнивающий элемент и блок оптимизации, выход которого соединен

25

35

зо

40

45

SO

рого элемента запаздывания соединен с выходом задающего устройства и с первым входом первого сравнивающего элемента, второй вход третьего сравнивающего элемента соединен с выходом объекта управления, первый вход второй модели объекта соединен с BTOJT рым входом первой модели объекта второй вход второй модели объекта соединен с выходом первого сумматора и входом первого элемента запаздывания, а выход - с вторым входом первого сравнивающего элемента, второй вход блока подстройки соединен с выходом первого элемента запаздьшания, третий вход - с выходом первой модели объекта и вторым входом второго сравнивающего элемента, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности управления системы, .она содержит последовательно соединенные второй сумматор, блок коррекции и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом пе:рвого сравнивающего элемента, а выход - с вторым входом регулятора, первьй вход второго сумматора соединен с выходом первого сумматора, а второй . вход - с выходом регулятора, второй вход блока коррекции соединен с вь:- ходом блока оптимизации.

Изобретение относится к системам управления нестационарными объектами с запаздыванием и может быть использовано, например, в металлургии, теплоэнергетике и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повьшение точности управления. Эта цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные второй сумматор 14, блок 15 коррекции и третий сумматор 16, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего элемента 2, а выход - с вторым входом регулятора 5, первый вход второго сумматора 14 соединен с выходом первого сумматора 6, а второй вход - с выходом регулятора 5, второй вход блока .15 коррекции соединен с выходом блока 13 оптимизации и первым входом регулятора 5. Вновь введешше блок и связи обеспечивают подстройку параметров системы при изменении динамики объекта. 1 ил. Q (Л -±