Система оптимального управления объектами второго порядка Советский патент 1991 года по МПК G05B11/16 

#to./

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при управлении линейным объектом второго порядка, в частности для управления движением летательного аппарата, и является усовершенствованием технического решения по авт.св. № 1094021.

Цель изобретения - повышение эко- ю комичности системы,

На фиг. 1 изображена функциональная схема системы; на фиг. 2 - траектории движения системы на фазовой плоскости.15

Система оптимального управления объектом второго поцядка содержит (фиг. 1); первый-четвертый блоки 1-4 выделения модуля, первый 5 и второй 6 блоки умножения, первый 7 и второй 20 8 масштабирующие блоки, первый-седь- мой сумматоры 9-15, блок деления 16, инвертирующий усилитель 17, первый- третий релейные элементы 18-20, исполнительное устройство 21, объект 25 22, дифференциатор 23 и задатчик 24.

На фиг. 1, 2 введены следующие обозначения:;

Хил1- сигналы, соответствующие выходной координате и ее производной; 30

S, SQ - линии переключения;

X, и ХА - сигналы задатчика;

- начальные значения выходной ко ординаты и ее производнойjt

АгКЛВ, AiMNB - фазовые траектории 35 движения изображающей точки.

Система работает следующим образом.

С выхода задатчика 24 сигнал Х поступает на входы второго 10 и третьего 11 сумматоров, на другие входы 40 которых поступает сигнал с дифференциатора 23, на них формируется сигнал суммы и разности X и Xss сигнал с выхода второго сумматора 10 поступает

который формирует первую линию переключения (фиг. 2, Si),

Сигнал с первого блока 5 умножения, проходя через второй масштабирующий блок 8 с коэффициентом передачи KЈ, имеющим значение, удовлетворя1

ющее условию , суммируется в

четвертом сумматоре 12 с величиной, пропорциональной (Х-Х5) , поступает через второй блок 6 умножения на вход второго релейного элемента 19 в виде

s2()x-x3+Ka(x+xi)lx-x3Q-u/Ј),

который формирует вторую линию переключения Sg (фиг. 2),

Сигнал на выходе блока 16 деления формируется с помощью пятого 13 и седьмого 15 сумматоров, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 блоков выде ления модуля и инвертирующего усилителя 17 в следующем виде:

U,5 U4-U3 |X3I - 1x1 , „ -Шб

Ul6 -ПТвТ

и меняется следующим образом:

U

(Ь

{

О при Х3( ixl , 2 при |ХЭИ|Х| Сигналы с выходов второго 19 и третьего 20 релейных элементов суммируются в шестом сумматоре 14 и поступают на первый релейный элемент 18:

U{g -sign( )-sign sign 9+sign20 x на выходе которого сигнал изменяется следующим образом:

U14 2;

Sj 1; U 0} Ufa 0;

S -.; U4e 1.

Таким образом, на участках фазового пространства, на которых ,

на вход первого блока 5 умножения, на 45 расход топлива равен нулю (см. участки КЛ и Ш траекторий, фиг. 2),

другой вход которого через первый блок 1 выделения модуля поступает сигнал с выхода третьего сумматора 11, Сигнал с первого блока 5 умножения через первый масштабирующий блок 7 с коэффициентом 1/2Ъ, определяемый эффективностью исполнительного устройства,поступает на вход пер вого сумматора 9, с выхода которого

50

ки КЛ и Ш траекторий, фиг. 2),

Для обеспечения работоспособное-1 ти системы на участке фазового пространства, характеризуемом условием | Xjl | X |, здесь управление осуществляется с помощью только сигнала с третьего релейного элемента 20, т.к. при этом сигнал., следовательно, сигнал на входе второго релейносигнал поступает на вход третьего ре- 55 го элемента 19 также равен нулю, в лейного элемента 20 в виде:противном случае движение не могло

бы осуществляться по линии переклю- S,(X,X)X-X3+ (Х+Х3) |Х-Х3|,чения s и система.не была бы оптимальна.

который формирует первую линию переключения (фиг. 2, Si),

Сигнал с первого блока 5 умножения, проходя через второй масштабирующий блок 8 с коэффициентом передачи KЈ, имеющим значение, удовлетворя1

ющее условию , суммируется в

четвертом сумматоре 12 с величиной, пропорциональной (Х-Х5) , поступает через второй блок 6 умножения на вход второго релейного элемента 19 в виде

s2()x-x3+Ka(x+xi)lx-x3Q-u/Ј),

который формирует вторую линию переключения Sg (фиг. 2),

Сигнал на выходе блока 16 деления формируется с помощью пятого 13 и седьмого 15 сумматоров, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 блоков выделения модуля и инвертирующего усилителя 17 в следующем виде:

U,5 U4-U3 |X3I - 1x1 , „ -Шб

Ul6 -ПТвТ

и меняется следующим образом:

{

О при Х3( ixl , 2 при |ХЭИ|Х| Сигналы с выходов второго 19 и третьего 20 релейных элементов суммируются в шестом сумматоре 14 и поступают на первый релейный элемент 18:

U{g -sign( )-sign sign 9+sign20 x на выходе которого сигнал изменяется следующим образом:

U14 2;

Sj 1; U 0} Ufa 0;

S -.; U4e 1.

Таким образом, на участках фазового пространства, на которых ,

расход топлива равен нулю (см. участрасход топлива равен нулю (см. участ

ки КЛ и Ш траекторий, фиг. 2),

Для обеспечения работоспособное-1 ти системы на участке фазового пространства, характеризуемом условием | Xjl | X |, здесь управление осущестбы осуще чения s

мальна.

Формула изобретения

Система оптимального управления объектами второго порядка по авт, св. № 1094021, отличающая- с я тем, что, с целью повышения экономичности системы, в нее дополнительно введены второй, третий и четвертый блоки выделения модуля, второй блок умножения, второй масштабирующий блок четвертый, пятый, шестой и седьмой сумматоры, блок деления, инвертирующий усилитель, второй и третий релейные элементы, причем второй масштаби- рукщий блок;, четвертый сумматор, второй блок умножения, второй релейный элемент, шестой сумматор с оединены последовательно, вход второго масштабирующего блока соединен с выходом первого блока умножения, второй и третий входы - четвертого сумматора

соединены соответственно с первым, выходом задатчика и выходом объекта, второй вход шестого сумматора через третий релейный элемент соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом первого релейного элемента, седьмой сумматор, инвертирующий усилитель, пятый сумматор, блок деления

Q соединены последовательно, выход блока деления подключен к второму входу второго блока умножения, выход дифференциатора и второй выход задатчика соединены соответственно с входа5 ми третьего и четвертого блоков выделения модуля, выходы которых соединены с входами седьмого сумматора, выход которого через второй блок выделения модуля соединен с вторыми

входами пятого сумматора и блока деления .

Изобретение позволяет перенести объект из любого начально о фскюього состояния в любое заушное ,. нену- левой заданной скороегн. При DIOM с помощью второго масаи aonpyi i, i n iO- ка 8, четвертою cytinavop i 2 , u.ojo- го блока умнохеппя 6 ii рс,ц Г Ни о .- ie мента 19 создается oGnicii UVICBOIO управления, Harib из обре i с пчд - иГМ Ые- ine экономичности rnc-etJoi - доспг- гается с помопи о итсро о 2, Tperte- го 3 н четвертого ( блокон i ;c они11 модуля, пятого 13 и годы сп n ri оу- маторов, шшертирупдого ycnnticui 17 и блока деления 1Ь« 2 и;

ЩХнг.ХиЗ

AffXf/jtXfy)