Релейная адаптивная система Советский патент 1990 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к системам управления, а именно к релейным системам автоматического управления, и предназначено для управления объектами, обладающими существенно переменными параметрами, в частности переменным моментом инерции.

Целью изобретения является повышение качества системы.

На чертеже представлена структурная схема релейной адаптивной системы.

Релейная адаптивная система содержит первый измеритель 1 рассогласования, первый сумматор 2, первый релейный элемент 3, электродвигатель 4 постоянного -тока, редуктор 5, объект 6 управления, датчик 7 положения, датчик 8 скорости, блок 9 умножения, фильтр 10, блок 11 выделения модуля, второй измеритель 12 рассогласования, источник 13 эталонного сигнала, ключ 14, второй рапейный элемент 15, регулятор 16 № второй сумматор 17.

Релейная адаптивная система работает следующим образом.

После подачи на ее вход задающего сигнала выходной сигнал Ј первого измерителя 1 рассогласования через

первый сумматор 2 и первый релейный элемент 3 подается на электродвигатель 4. Его вькодной вал и, соответственно, вал редуктора 5 начинают разгоняться. В результате объект b управления изменяет свое пространственное положение, например поворачивается, то есть начинается отработка возникшего рассогласования. Одновременно с датчика 8 скорости сигнал скорости вращения вала электропвигателя 4 через блок У умножения поступает на второй (инвертирующий) вход первого сумматора 2.

ел

сп

Јь

оо

Для определенности будем считать, что система отрабатывает скачкообразный входной сигнал или ненулевые на-/ чальные условия. Тогда при соответ- „ ствующем выборе коэффициента передачи по второму входу первого сумматора 2 па входе элемента 3 формируется сигнал

10

сЈ

(1)

где с - величина сигнала на втором

входе БУ У (на выходе второго сумматора 17).15

На начальном этапе движения системы сигнал с определяется (при единичном уровне выходного эталонного сигнала с источника 13) коэффициентом передачи по второму входу второго сум-20 матора 17, который выбирается так, чтобы в системе при любых реальных начальных условиях и возможных значениях варьируемого параметра (момента инерции) всегда возникал скользящий 25 режим. При этом желательно, чтобы указанный коэффициент был минимально возможным (но положительным), так как этим обеспечивается максимальный разгон вала электродвигателя 4 на на- 0 чальной стадии движения.

При движении электродвигателем 4 определенной скорости вращения изменяется знак сигнала s и элемент 3 переключается. Абсолютная величина скорости вращения уменьшается, сигнал s снова меняет знак и т.д. Возникает скользящий режим, которому соответствуют высокочастотные переключения релейного элемента 3..

На выходе фильтра 10 выделяется постоянная составляющая U0 выходного сигнала элемента 3 (высокочастотная составляющая подавляется), которая через блок 11 поступает на вхолы второго релейного элемента 15 и второго измерителя 12 рассогласования.

Элемент 15 реализует функцию 1 при |U0I f

35

р 41 Р11 ,2)

F It) при |Uel, U;

SO

SO

где параметр с/1 выбирается равным 0,97- 0,99.

В момент возникновения скользящего режима |ивисГэлемент 15 переключается в состояние О, по которому замыкает-,, ся ключ 14 (при ключ 14 разомкнут). Во втором измерителе 12 рассогласования выполняется сравнение сиг- калов |U6 | и желаемого значения I U0 ,

5

0 5 0

5

O

,

равного 0,85-0,95 и подаваемого с источника 13 эталонного сигнала на tr

рои вход второго измерителя 12

рассогласования. Выявленный сигнал рассогласования через замкнутый ключ 14 подается на регулятор 16, представляющий собой, напри- мер, интегрирующее звено. Сигнал на выходе регулятора 16 и, соответственно, на выходе второго сумматора 17 начинает изменяться, чем достигается перестройка коэффициента скоростной обратной связи в релейной адаптивной системе.

На выходе элемента 3 сигнал при скользящем режиме работы системы имеет вид прямоугольных импульсов (меандра) , постоянная составляющая U0 которых определяет скорость вращения вала электродвигателя 4. На основе теории скользящих режимов можно показать, что изменение коэффициента обратной связи существенно влияет на сквож- ность прямоугольных импульсов с выхода РЭ1 3 и, соответственно, на U0.

В результате подстройки коэффициента скоростной обратной связи в системе в скользящем режиме работы поддерживается (стабилизируется) желаемое значение U, близкое по абсолютной величине к максимальному значению U0, равному 1. Поэтому после максимального разгона двигателя на начальном этапе движения системы с момента возникновения скользящего режима начинается эффективное его торможение, поскольку на выход двигателя подается сигнал, постоянная составляющая которого близка по модулю к максимально возможному уровню и имеет знак противоположньй знаку выходного сигнала элемента 3 на фазе разгона двигателя. Торможение продолжается вплоть до момента попадания изображающей точки фазового пространства в начало координат, в окрестности которого затем возникают высокочастотные колебания, амплитуда и частота которых определяется неидеальностью релейного элемента 3.

Таким образом, в релейной адаптивной системе характер переходных процессов близок по физической сущности к характеру процессов в оптимальных по быстродействию системах, однако в отличие от прототипа и других аналогичных систем, в данной системе не используется информация о значении пара

Изобретение относится к релейным системам управления и предназначено для повышения быстродействия и качества переходных процессов за счет адаптации при существенном изменении момента инерции, приведенного к валу исполнительного электродвигателя постоянного тока. В системе сигнал управления обрабатывается фильтром и блоком модуля, полученный сигнал сравнивается с эталонным значением и по рассогласованию осуществляется параметрическая подстройка цепи обратной связи. 1 ил.