Адаптивный регулятор Советский патент 1991 года по МПК G05B13/00 

(Л

С

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано в системах управления динамическими обьектами. Цель изобретения - повышение долговечности. Адаптивный регулятор содержит последовательно соединенные масштабирующий блок 1. первый блок 2 определения модуля, блок 5 умножения, последовательно соединенные блок 3 вычисления второй производной, детектор 4 знака и последовательно соединенные дифференциатор 6, второй блок 7 определения модуля, управляемый ключ 8 с задержкой отключения. Выход ключа является сигналом управления. Управление, формируемое адаптивным регулятором, подается на объект редко, по мере необходимости. 3 ил.

u(f)

О

Я

00

4Ь

ся

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано в системах управления динамическими объектами.

Динамика системы управления (СУ) описывается уравнением

2П a,E(0(t) -KU(t)-|(t),(1)

0

где Е - выходной параметр объекта;

U - сигнал управления;

Ј- помеха, действующая на объект.

Цель изобретения - повышение долговечности.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого адаптивного регулятора с раздельным формированием амплитуды и фазы управления, реализующего подачу управления на объект; на фиг. 2 - конструктивное выполнение блока вычисления второй производной; на фиг. 3 - реализация сигнала управления, формируемого предлагаемым адаптивным регулятором, во временной области.

На чертежах приняты обозначения: Ј (т.) - сигнал ошибки, равный разности между выходной переменной объекта регулирования в момент времени t и заданием на

i

выходную переменную; Ј (t)-первая про/1

извод ная от Ј (t) ; Ј (t) вторая производная от e(t); V(t) - управляющее воздействие.

Адаптивный регулятор содержит последовательно соединенные масштабирующие блок 1 и первый блок 2 определения модуля, последовательно соединенные блок 3 вычисления второй производной и детектор 4 знака, блок 5 умножения, последовательно соединенные дифференциатор б и второй блок 7 определения модуля, а также управляемый ключ 8 с задержкой отключения, при этом на входы масштабируемого блока 1, блока 3 вычисления второй производной, дифференциатора 6 поступает сигнал е (t), выходы первого блока 2 определения модуля и детектора 4 знака соединены с соответствующими входами блока 5 умножения, выход которого соединен с первым входом ключа 8, второй (управляющий) вход которого соединен с выходом второго блока 7 определения модуля, а выход управляемого ключа 8 с задержкой отключения является выходом адаптивного регулятора.

БлокЗ вычисления второй производной содержит последовательно соединенные дифференциаторы 6, 9 и 10.

Адаптивный регулятор работает следующим образом.

Сигнал ошибки регулирования Ј (t) поступает в канал формирования амплитудной части управления. При этом Ј(t) подается на вход масштабирующего блока 1, где умно- жается на постоянный коэффициент К. С выхода блока 1 сигнал поступает на вход первого блока 2 определения модуля, в результате чего на выходе блока 2 формируется амплитудная компонента сигнала 0 управления К I Ј(t) I.

Кроме того, сигнал ошибки поступает в канал формирования знаковой компоненты сигнала управления. По сигналу ошибки дифференциатор 9 формирует сигнал

С

Ј (t), который поступает на вход дифференциатора 10. На выходе элемента 10 блока 3 вычисления второй производной

получаем сигнал Ј (t ). Сигнал с выхода 0 блока 3 поступает на вход детектора 4 знака, в результате на его выходе формируется знаковая компонента сигнала управле/ Г

ния sign Ј (t ).

Сигналы с выходов блоков 2 и 4 посту- 5 пают на входы блока 5 умножения, на выходе которого формируется непрерывный

сигнал управления К I Ј (t) tslgn Ј (t).

Сигнал К I Ј (t) Isign Ј (t) подается на 0 первый вход управляемого ключа 8, выход которого является сигналом управления, поступающим на объект.

Одновременно сигнал ошибки Ј (t) поступает в канал формирования закона уп- 5 равления ключом 8. При этом e(t) подается на вход дифференциатора б, на выходе которого получают знакопеременный сигнал

e (t).

п Далее Ј (t) поступает на вход второго блока 7 определения модуля, где преобразуется в знакопостоянный сигнал I Ј (t) I, который является управляющим сигналом

для ключа 8. Таким образом, сигнал I Ј (t ) I 5 подается на управляющий вход ключа 8.

При этом, если I Ј (t) II 0, то ключ 8 замкнут на время задержки отключения const и на выходе ключа 8 формируется биг- Q нал управления.

Если I Ј (t ) I 0, то ключ 8 разомкнут и на его выходе отсутствует сигнал управления.

Сигнал управления на выходе управля- 5 емого ключа 8 с задержкой отключения, поступающий на вход объекта управления, можно записать в виде

V Kle(t)(e (t)) (t), (2)

где д ( Е (t ) ) - последовательность дельта- функций Дирака;

К - постоянный коэффициент усиления регулятора.

Сигнал управления, формируемый предлагаемым адаптивным регулятором, в

общем случае описывается уравнением

(V3)IV2lslgnVi,(3)

где Vi, Va, Vs - сигналы, формируемые линейными динамическими звеньями с передаточными функциями WL Л/2, Л/з соответственно

,

5(V3)6( V3)I V3 ,(4)

где 6 ( Va ) - дельта-функции Дирака.

Функция 5(Vs) представляет собой последовательность д -функций. Причем площадь каждого импульса, входящего в б, равна

ttc+O

/ 6(V3)dt 1, VsM-O (5)

tK -0

независимо от функции Уз. Таким образом.

5(/з)- это последовательность нормированных импульсов единичной площади, где tK - точки, в которых Va (tK) 0. Исходя из (3)-(5), управление (2) отлично от нуля в моменты времени, когда Ј (т ) 0. В эти моменты времени на вход объекта управления или на вход исполнительного механизма (ИМ) подается импульс сигнала управления, площадь S которого равна

zs KiЈ(t)i. it (6)

Знак управления определяется sign Ј (t ).

Реально длительность импульса, подаваемого на объект, равна некоторой величине А,Если Л const, то предполагая, что за время Л величина I Ј (t) I « const, можно определить амплитуду А импульса из соотношения

А A S, S Kle(t)l.(7)

Иногда удобно положить А const, при

этом А- величина переменная. Управление

(2) характеризуется тем, что оно становится

отличным от нуля в момент времени, когда

Ј (t) 0, и остается отличным от нуля в течение времени- А, определяемого из условия (7).

Таким образом, моменты подачи на объект управления, формируемые предлагаемым адаптивным регулятором, заранее неизвестны и определяются в процессе функцибнирования системы.

На фиг, 3 приведены переходные процессы в системе, описываемой уравнением (1). При этом

,,(8)

+ U,(9)

гг/

U (Ј )lEl signЈ .(10)

Ј(t) 1(t).(11)

Равенство (8) описывает динамические свойства исполнительного механизма. Уравнение (9) - это уравнение регулятора, содержащего компоненту (10), формируемую предлагаемым адаптивным регулятором; Јi - переходный процесс в системе, когда Ih 0; Ј2 - переходной процесс в системе при включении адаптивного регулятора. В рассматриваемой ситуации за время

переходного процесса регулятор формирует управление на объект только один раз.

Формула изобретения Адаптивный регулятор, содержащий последовательно соединенные масштабирующий блок, первый блок определения модуля и последовательно соединенные блок вычисления второй производной, детектор знака, а также блок умножения, к первому

входу которого подключен выход первого блока определения модуля, а к второму входу - выход детектора знака, вход масштабирующего блока подключен к входу блока вычисления второй производной и является

входом регулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности, дополнительно введены управляемый ключ с задержкой отключения и последовательно соединенные дифференциатор и второй

блок определения модуля, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа с задержкой отключения, к информационному входу которого подключен выход блока умножения, вход дифференциатора подключен к входу масштабирующего блока, а выход управляемого ключа с задержкой отключения является выходом регулятора.

Г

31

фиг. 2