СПОСОЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНЕРЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ, ОПИСЫВАЕМЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ УРАВНЕНИЯМИп-ого ПОРЯДКА Советский патент 1969 года по МПК G05B11/36 

Предложенный способ относится к техниКе автоматического регулирования. Способ может быть использован для регулирования объектов, описываемых дифференциальными уравнениями -высокого Порядка, При наличии inpoмежуточных координат и работающих в условиях, когда входные сигналы содержат аддитивный Шум высокого уровня.

Известны способы регулирования инерщионньгх объектов, описываемых дифференциальными уравнениями п-ого порядка, основанные на измерении сигналов, пропорциональных проМежуточным координатам объекта. Недостаток таких способов - невысокая точность и помехоустойчивость регулирования.

Преложенный способ отличается от известных тем, что при нем формируют сигнал переключения 1полярностей связей между группой элементов контура управления и объектом регулирования, используя не более (п-1) производных отфильтрованного сигнала ошибки, и -с помощью ключевых инверторов изменяют (Полярности связей этой труппы элементов контура; формируют второй сигнал 1переключения связей второй группы элементов контура, используя неболее (п-1) производных сигналов с первой группы элементов контура и отфильтрованных и преобразованных сигналов, пропорциональных промежуточным координатам объекта, и (повторно изменяют полярности связей этих элементов Контура, добиваясь устойчивости всего контура управления в |Целом.

Такая последовательность действия повышает точность и помехоустойчивость регулирования при ограниченной информации о производных сигнала ошибки.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Сигнал ошибки и сигналы промежуточных координат замеряют, далее фильтруют их и переключают сигналы ошибки и сигналы промежуточных координат объекта согласно устойчивым или неустойчивым структурам в зависимости соотвегственно от совпаден11я или несовпадения знаков каждого из этих сигналов со знаком сигнала, 1полученного путем суммирования зафильтрованного сигнала ошибки системы и ограниченного числа (меньше, чем //-1) его производных, и далее переключаемые сигналы дифференцируют с целью получения Практически приемлемого скользящего режима,иричем дифференцирование этих сигналов для повышения его помехозащищенности выполняютС помощью создания вспомогательных контуров иа основе использования сигналов с промежуточных координат объекта; при этом зафильтроваиныс сигналы промежуточнь1Х координат объекта и интегралы некоторых из них суммируют в качестве обратных связей с переключаемыми сигналами основного контура. Полученный сигнал этой су.ммы дифференцируют некоторое число раз, суммируют результаты этого дифференцирования с сигналом исходной суммы и в зависимости от совнадения .или несовпадения знаков сигналов исходной и Второй суммы переключают сигналы исходной суммы и сигналы с некоторых прОмежуточных координат согласно устойчивым и неустойчивым структурам, аналогично переключениям основного контура. Далее сигналы переключений вспомогательного контура дифференцируют и их сумму подают на отработку приводом системы.

При отработке сигналы, поданные на привод, могут претерпевать аналоги-чные переключения с использованием дифференцирований.

Предлагаемому способу присущи следуюш,ие особенности:

а)сигнал функции переклюнения формируют из зафильтрованного сигнала ошибки, а иоследний используют и для переключений;

б)сигнал функции переключения формируют из ограниченного числа производных сигкала ошибки (меньше, чем я-1);

(В) ограниченную информацию о 1производных ошибки (возникшую согласно пп. а, б) делают Достаточной для вьтолнения условия возникновения практически приемлемого скользяш;его режима за -счет дифференцирования сигналов после переключений, а также за счет использования переключений сигналов промежуточных координат объекта, содержащих .косвецно инфорМацию о высших .производных ошибки;

г) ограниченную информацию о ироизвод,ныхХ ощибки системы делают достаточной также и за счет формирования вспомогательных контуров, на вход которых подают переключаемые сигналы основного контура.

Вспомогательные контуры, сформированные с использованием части объекта при соответствующем .выборе коэффициенто1В усиления контуров, обеспечивают практическое снижение порядка уравнений объекта за счет обеснечения эквивалентных (ПОСТОЯННЫХ времени этих контуров меньшей величины, чем постоянные времени части объекта, охваченной обратиой связью.

Использование же зафильтрованных сигналов с промежуточных координат и их интегралов в качестве обратных связей вспомогательных контуров обеспечивает при использовании дифференцирования и переклюнений (обеспечивающихбольшой коэффициент усиления) в прямой цепи контура, кроме практического снижения порядка уравнений объекта, еще и дифференцирование переключаемых сигналов основпого контура, т. е. создает форсирующий числитель 1В передаточной функции вспомогательный контур - объект, что позволяет осуществлять качественное регулирование систе.ы В целом с обеспечением практичски приемлемого скользящего режима при использовании неполной информации о производных ошибки системы фильтрации ощибки;

д) формирование в системе нескольких сигналов функций переключений (сигнал функции переключений основного контура, вспомог ггельного контура, возможно, и привода), с помощью которых осуществляют последовательно управляющие .переключения с целью повышения помехоустойчивости и снижения информации о производных.

На чертеже представлена схема, реализурощая способ.

Сигнал ошибки системы замеряют между входньрм сигналом f(t), в который входит и иомеха, и сигналом с выхода объекта / в дат1;ике рассогласования 2. Далее сигнал ошибки X фильтруют в фильтре 3, сигнал с выхода которого Al используют для формирования сигнала функции переключения gi в управляющем блоке 4 в виде суммы зафильтрованного сигнала ощибки Xi и ограниченного числа его (производных, меньше, чем (п-I).

.По сформированному сигналу функции переключения 1 переключают зафильтрованный сигнал ошибки Xi и сигналы с промежуточных координатобъекта /аир с помощью устройств кусочно-линейного управления соответственно 5, 5, 7 в зависимости от совпадения или несовпадения их знаков со знаком сигнала функции переключения gi. Переключаемые сигналы с выхода устройств кусочно-линейного управления (соответственно Xi, а, Ь), а также сигналы, пропорциональные зафильтрованным промежуточным координатам объекта и их интегралам (сигналы d, е), с выхода инерционных и интегрирующих элементов 5, 9 .цепи обратной связи вспомогательного контура подают на сумматор 10, где указанные сигналы су.мируют как входные сигналы .и сигналы обратной связи, а сигнал этой суммы Z дифференцируют некоторое число раз и формируют в виде суммы из продифференцированных сигналов и сигнала суммы Z, сигнал второй функции переключения § - в управляющем блоке 11.

В зависимости от совпадения или несовпадения знака сигнала исходной суммы Z и сигнала второй суммы gz переключают сигналы первой еуммы Z и сигналы промежуточных координат системы. Соответственно с выхода иривода 12 сигнал б и сигнал с объекта а с помощью блоков 13,14, ./5 суммируют и дифференцируют в блоке сумматоре-дифференциаторе 16 и подают на отработку приводом 12 системы.

Предмет изобретения

Способ регулирования инерционных объектов, описываемых дифференциальными уравнениями п-ого порядка, основанный на .измерении сигналов, пропорциональных промежуточным координатам объекга, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и помехоустойчивости регулирования при ограниченной информации о производных сигнала ошибки, формируют сигнал пвреключения полярностей связей группой элементов контура

управления н объектом регулирования,используя не более (п-1) производных отфильтрованного сигнала ошибки, и с помощью ключевых инверторов изменяют полярности связей этой rpyninbi элементов контура; формируют второй сигнал переключения связей второй группы элементов контура, .иснользуя не более

(п - 1) производныхСигналов с первой группы элементов контура п отфильтрованных и преобразованных сигналов, пропорциональных промежуточным координатам объекта, и повторно изменяют полярности связей этих элементов контура, добиваясь устойчивости всего контура управления в целом.