АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ Советский патент 1973 года по МПК G05B13/02 

1

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования и может быть применено для автоматического управления объектами с переменными параметрами и запаздыванием, например, в теплоэнергетике.

Известны адаптивные регуляторы с переменной структурой, содержащие последовательно соединенные устройство сравнения, ключ, усилитель и исполнительный механизм, соединенный с объектом управления, выход которого подключен к входу устройства сравнения, и форсирующее звено. Вход последнего соединен с выходом устройства сравнения и входом первого триггера, а выход - с входом второго триггера. Выходы триггеров через соответствующие диоды попарно объединены и подключены к двум входам схемы «И, выход которой соединен с ключом. При наличии запаздывания в объекте и достаточно больщом коэффициенте усиления объекта в системе не может возникнуть скользящего режима ни при каком значении настраиваемого параметра, поэтому качество переходного процесса ухудщается и система может даже потерять устойчивость. Кроме того, возникновение в системе режима высокочастотных реверсов исполнительного механизма нежелательно с точки зрения долговечности исполнительного механизма.

В целях расширения области устойчивости и надежности работы при наличии запаздывания в объекте предлагаемый регулятор содержит два формирователя импульсов, вход одного из которых соединен с выходом схемы «И, входы другого соединены с соответствующими выходами первого триггера, а выходы формирователей импульсов подключены ко второму входу усилителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы регулирования с предлагаемым регулятором; на фиг. 2 - фазовый портрет системы.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

/ - устройство сравнения, 2 - ключ, 3 -

усилитель, 4 - исполнительный механизм, 5-

объект управления, 6 - форсирующее звено,

7 и 8 - триггеры, 9 - схема «И, 10 и 11 -

формирователи импульсов, 12-18 - диоды,

19, 20 и 21 - конденсаторы, 22, 23 и 24 - резисторы.

Триггер 7 выполпяет функцию сигнализатора знака рассогласования , а звено 6 и триггер 8 - функцию сигнализатора знака суммы рассогласоваиия и его производной, взятой с определенным весом, (). Работает регулятор следующим образом. При воздействии на объект 5 с передаточной функцией (/С, Т, 1 - соответствен1

коэффициент усиления, постоянная времени и запаздывание объекта) скачкообразного возмущения F(t) на выходе устройства 1 появляется и начинает увеличиваться рассогласование x(t).

ПриЛ(/)0 на выходе звена 6 имеется положительный сигнал и оба триггера находятся в одинаковом состоянии. Поэтому на выходе схемы 9 существует положительный сигнал, свидетельствующий о совпадении знаков signA;() и (t)(t), т. е. о положительности знака произведения x(t) (t)- -i-x(t), и ключ 2 замкнут. Вследствие этого исполнительный механизм 4 перемещает регулирующий орган в направлении компенсации возмущения и рассогласование начинает уменьшаться. Перемещение регулирующего органа прекращается при возникновении на выходе звена 6 в некоторый момент t отрицательного сигнала, так как при этом ключ 2 размыкается. После размыканр1я ключа на объект 5 с механизм а 4 поступает постоянное управляющее воздействие O const, и по истечении времени т в момент движение объекта начинает описываться уравцением Гф(/)+ф() const, где ф()-выход объекта, а следовательно, движение системы регулирования описывается

уравнением свободного движения Tx(t)(t)Q из ненулевых начальных условий

X(t,),X(t2).

x(t)

Отиощение

Пропорционально вели(а)

чине произведения k(t)-K, где k(t)-текущее значение коэффициента усиления усилителя 3. Если- , то при 2 изобра.(0т/ F

жающая точка, соответствующая рассматриваемой системе, движется асимптотически к началу координат по прямой (траектория 25 на фиг. 2) и возмущение F(t) отрабатывается при однократном перемещении регулирующего органа на минимальную величину.

Если

т. е. произведение X ((,). Т

k{t)-K меньще оптимального, то при изображающая точка движется по прямой, параллельной прямой Тх-}-х 0, до пересечения с прямой (траектория 26 на фиг. 2). В момент пересечения сигнал на выходе триггера 8 изменяется и ключ 2 снова замыкается (на время, определяемое зоной нечувствительности аппаратуры), что приводит к дополнительному перемещению регулирующего органа в том же направлении. Одновременно на выходе дифференцирующей цепочки (конденсатор 21 и резистор 24) возникает положительный импульс, который, пройдя через диод 18, скачком увеличивает коэффициент усиления усилителя 3.

-«(а)

-, т. е. k( больще

Если же

x(t,,) Т

оптимального значения, то изображающая точка, двигаясь параллельно прямой Тх- -|-л: 0, пересекает ось ординат (траектория 27 на фиг. 2). При этом изменяется знак x(t), состояние триггера 7 изменяется и совпадает с состоянием триггера 8. Поэтому ключ 2 замыкается и регулирующий орган перемещается в обратном направлении. Одновременно на выходе дифференцирующей цепочки, составленной из конденсатора 20 и резистора 23, возникает отрицательный импульс (при противоположном знаке возмущения F(t) отрицательный импульс возникает на дифференцирующей цепочке, составленной из конденсатора 9 и резистора 22), который пройдя через диод 17, скачком уменьщает коэффициент усиления усилителя.

Предмет изобретения

Адаптивный регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные устройство сравнения, ключ, усилитель, исполнительный механизм, соединенный с объектом управления, выход которого подключен к входу устройства сравнения, форсирующее звено, вход которого соединен с выходом устройства сравнения и входом первого триггера, а выход - с входом второго триггера, выходы триггеров через соответствующие диоды попарно объединены и

5 подключены к двум входам схемы «И, выход которой соединен с ключом, отличающийся тем, что, с целью расщирения области устойчивости и надежности работы, он содержит два формирователя импульсов,

вход одного из которых соединен с выходом схемы «И, входы другого соединены с соответствующими выходами первого триггера, а выходы формирователей импульсов подключены к другому входу усилителя.

Фиг 1

-х