Система идентификации колебаний присоединенного к объекту упругого элемента с дискретно изменяемой жесткостью Советский патент 1990 года по МПК G05B13/00 

Где ,, А г - действительные отриtH (Л, )/(); t(J -(/1t-d) tM - t14 + b.

Подставив в уравнение (3) иденти- цательные числа, выби-. .

„ 30 фикатора выражение (10) с учетом зы- раемые из соотношений /-in -o/

численных tt (,2, ,A), получим:

J

требуемой скорости сходимости получаемых оценок.

В этом случае система (5а)-(6) в развернутом виде записывается как система 16-ти уравнений с 20-ю вестными (16 неизвестных T(iti) , четыре неизвестных к i,,2; J-1,4).

Поскольку данная система обладает избыточностью по переменным, то чеЪ 1ZrZt+(jJf+l)y/-yi+(tM g-v)Uj

(13

35 д2гг- /г,у,+(4-Oy2-«:(t24g+v)u.

Выражение (8) с учетом конкретного вида подматриц Т и Тг получим в виде:

40 w (t).lf ILLlVy

w«(t) voLtIi(T)J t|i(r

tH (Л, )/(); t(J -(/1t-d) tM - t14 + b.

Ъ 1ZrZt+(jJf+l)y/-yi+(tM g-v)Uj

(13)

д2гг- /г,у,+(4-Oy2-«:(t24g+v)u.

Выражение (8) с учетом конкретного вида подматриц Т и Тг получим в виде:

w (t).lf ILLlVy.

w«(t) voLtIi(T)J t|i(r)j.

Изобретение относится к технике идентификации параметров механических колебаний, а именно колебаний объектов с управляемыми динамическими характеристиками. Целью изобретения является повышение динамической точности системы при релейно-импульсном характере управляемого изменения жесткостного параметра упругого элемента. Система идентификации колебаний присоединенного к объекту упругого элемента с дискретно изменяемой жесткостью включает в себя блок запуска 1, объект наблюдения 2, блок идентификации 3, элемент задержки 4, сумматор 5, блок расчета коэффициентов модели объекта наблюдения 6, блок запоминающих элементов 7, блок формирования оценки параметров колебаний упругого элемента 8, блок расчета параметров идентификатора 9, источник задающего воздействия 10, источник постоянного напряжения 11, блок управления коррекцией параметров идентификатора 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

wi (t) ГЛтГи)

tM(r)+tM (07 (D+tw(n

.(r)+ttt(f)J/ rtts()+tl5 () J

где oi.ctTz(t) ° t (3 (Г) )Окончательное выражение длг оценок

- ti}(r) . t/4(T),неизмеряемых компонент вектора состояа матрица Тг(О изменяется скачкооб-ния объекта с учетом выражений (7) и

разно в моменты времени tj(iel,2...) 50(14) получим в виде в соответствии с изменением в эти моменты матриц Afi(t) и A2Z(t),

у( Ct4,(r)+t/4 ()J ,) +zftt4()-z4t/v(f) (г)(г)+гг1/3 (Г)

(15)

(1A)

(15)

Начальное условие для интегрирования выражения (13) можно брать нулевым или выбирать из условия 2(0) ТХ(0), откуда следует, что

V° М° - х/о)

Z1(0)

-xf (0) + хг(0)

+ К4УЈ

+ М, +

K,Z,

Управление объектом 19 происходит по управляющему сигналу U, вырабатываемому регулятором 25 на основании информации об угле и угловой скорост жесткого тела, снимаемой с датчика 21 угла и датчика 22 угловой скорости, а также об отклонении и скорости отклонения упругого элемента от положения равновесия, снимаемой с блока идентификации.

Управляющий сигнал может формироваться регулятором, например, ио линейному закону

U К(Уу

В этом случае регулятор можно реализовать в виде четырех усилителей и сумматора.,

Третий нход объекта наблюдения соединен через элемент задержки с блоком 1, запускающим систему в работу, а четвертый вход - с источником 10 задающего воздействия„ На первый, второй и третий входы объекта наблюдения подводится информация соответственно об угле и угловой скорости жесткого тела и величине управляющего параметра U.

Для демпфирования колебаний упругого элемента может быть применено управление его жесткостным параметром, для чего г/редназначен источник 10 задающего воздействия, который выдает сигнал, пропорциональный требуемому приращению жесткости 4 в на четвертый вход объекта 2 наблюдения

Значение требуемого приращения жесткости поступает также на вход сумматора 5, где складывается с постоянным значением жесткости 0 , по- 50 ИЛИ 13 поступает также на управляю- ступающим на второй вход сумматора с источника 11 постоянного напряжения. На выходе сумматора формируется требуемое значение жесткости гр 0 + + йд, которое поступает на вход блока 6 расчета коэффициентов модели объекта наблюдения, реализ ующего соотношения (2)„ Определение параметров идентификатора согласно уравнениям

щий вход ключа 4, через который с второго входа блока 12 в запоминающий элемент 15 записывается новое значение д О .

ункци нирова -шо схемы начинается по разрешающему сигналу с блока 1 за пуска, который поступает через элемент 4 задер/ ки на объект 2 наблюде

(12) производится в блоке 9 расчета параметров идентификатора,

Значения Zf и Z2 состояния иденти- е фикатора формируются согласно уравнениям (13) с начальными условиями (16) в блоке 3 идентификации.

Оценка неизмеряемых компонент вектора состояния объекта 2 наблюдения Ю производится в блоке 8, реализующем уравнения (15).

Блок 7 памяти предназначен для хранения значений параметров идентификатора t,j , t,4 , t23 и t20 pac- 15 считанных в блоке 9, которые поступают на его информационные входы, запоминаются в нем в момент прихода на упртвляющий вход разрешающего сигняпа с блока I2 управления коррекцией л 0 гисгоянно выдаются на пятый- восьмой входы блока 8 формирования оценки.В блоки I2 формируются сигналы управления для блока 7 запоминающих элементов в момент поступления разрешающего сиг- 25 нала с блока 1 запуска, а также каж- иЬ й паз при сгене сигнала и О t поступающего с выхода источника 10.

Блок 12 управления коррекцией работает следующим образом. 30 ; На первый вход блока 12 поступает сигнал запуска с блока 1 запуска, который через элемент ИЛИ 13 и элемент 17 задержки поступает па одновибра- тор 18, где формируется выходной CHI- jc нал управления коррекцией. Сигнал управления формируется также при изменении значения и О , которое с блока 10 поступает через второй вход блока на второй вход нучь-индиктора 16, 40 1пде сравнивается со старым значением О 9,снимаемым с выхода запоминающего элемента 15 и поступающим на первый вход нуль-индикатора 16„ При изменении d Q сигнал нуль-индикатора 16 по- 45 ступает на инверсный вход элемента ИЛИ 13, откуда через элемент 17 задержки подается на одловибратор 18, формирующий разрешающий (непулевой) выходной сигнал. Сигнал с элемента

ИЛИ 13 поступает также на управляю-

щий вход ключа 4, через который с второго входа блока 12 в запоминающий элемент 15 записывается новое значение д О .

ункци нирова -шо схемы начинается по разрешающему сигналу с блока 1 запуска, который поступает через элемент 4 задер/ ки на объект 2 наблюде11

ния, на первый вход блока 12 управления коррекцией параметров идентификатора и на шестой вход блока 3 иден- шфикацпп. Элемент /4 задержки рассчитан гак, чтобм п ержать сигнал за- пуггч нп иромч Л ff , необходимое для ирорсденпл пгсх вычислений по форми- 1,1 i блока 8 сигналов

ропалию in л

ЯП

о

оценки х и y,j. Элемент задержки блока 3 идеигифнкации задерживает сигнал запуска на время и 3 t необходимое для проведения вычислений в блоках 5, 6, 7 и 9, а элемент 17 задержки блока 12 - на время л , необходимое для проведения вычислений в блоках 6 и 9.

Г4Через яремл Л после начала ра- 1 о и |t)r(ir, 7 ить г значения итричст- poi nri/i , a opi с выходов блока 9 по пр т.шьчцапу сигналу б:юка 12 управления коррекцией параметров идентификатора записывается в блок 7 запоминающих элементов, с выходов которого они поступают на соответствующие входи блока 8 формирования оценки.

Через время начинается формирование значении Z , и ZL в блоке 3 идентификации, с выходов которого значения Z, ii Z2 поступают на первый и второй в:.оды блока 8 формирования оценки,на выходах которого через время d / формируются значения оцениваемых компонент ьектора состояния х3 и х4 , Д-ыее в стационарном режиме система работает аналогично прототипу г

При скачкообразном изменении значения d9 на выходе источникл 10 изменяется значение ОTf, на выходе сумматора 5 о В блоке 6 рассчитываются новые значения коэффициентов модели объекта наблюдения, а в блоке 9 - новые значения параметров идентифи5

L,

Чз

-24

катора L,3 , ч/,

Изменившийся сигнал Д & поступает на второй вход блока 12 управления коррекцией параметров идентификатора; на выходе которого через время и формируется сигнал, поступающий на управляющий вход блока 7 запоминающих элементов. По этому сигналу в блоке 7 происходит смена старых значений параметров идентификатора на новые

Процесс изменения динамических параметров идентификатора происходит практически синхронно с действительным управляемым изменением жесткост- ного параметра упругого элемента. Та4338 12

кой вариант коррекции параметров идентификатора по )воляет практически без переходного процесса перестраивать его всякий раз на новый режим работы, что способствует повышению динамической точности системы в целом.

Таким образом снабжение системы идентификации дополнительно блоком управления коррекцией параметров идентификатора и блоком запоминающих элементов улучшает динамические характеристики системы при релейно импульсном характере изменения жест- костного параметра упругого элемента.

10

15

Формула изооретения

5

о третий выходи которого подключены соответственно к первым трем входам блока идентификации, первый и второй выходы блока идентификации соединены с первым и вторым входами блока формирования оценки параметров колебаний упругого элемент, первый и второй выходы которого подключены к первым двум входам объекта идентификации и,кроме того, к третьему и четвертому входам блока формирования оценки параметров колебаний упругого элемента, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока идентификации, блок запуска, выход которого соединен с шестым входом блока идентификации и через элемент задержки с третьим входом объекта наблюдения, четвертый вход которого соединен с выходом ис0 точника задающего воздействия, соединенным также с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного напряжения , а выход соединен с входом бло5 ка расчета коэффициентов модели объекта наблюдения, о тл и чающая- с я тем, что, с целью повышения динамической точности системы при релейно импульсном характере управляемого из0

5

131

менения жесткости упругого элемента, она дополнительно снабжена блоком аа поминающих элементов и блоком управления коррекцией параметров идентификатора, первый вход которого соединен с выходом блока запуска, второй вход - с выходом блока задающего воздействия, а выход - с управляющим входом блока запоминающих элементов, четыре информационных входа которого соединены с соответствующими выходами блока расчета параметров идентификатора, а выходы - соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым входами блока формирования оценки параметров колебаний упругого элемента.

Редактор Т„Лазоренко

Составитель В.Хромов

Техред М.Ходаннч Корректор Э.Лончакова

Заказ 400

Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

338414

коррекцией параметров идентификатора

состоит из ключа, запоминающего элемента, нуль-индикатора, элемента ИЛИ, элемента задержки и одновибратора, причем первый вход блока управления коррекцией параметров идентификатора соединен с первым входом элемента ИЛИ, а второй вход - с информационjg ным входом ключа и первым входом нуль-индикатора, выход нуль-индикатора связан с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу ключа и входу эле15 мента задержки, выход ключа через запоминающий элемент соединен с вторым входом нуль-индикатора, выход элемента задержки через одновибратор подключен к выходу блока управления 20 коррекцией параметров идентификатора.

Фиг. 2

Подписное