Устройство для оптимального по быстродействию управления Советский патент 1974 года по МПК G05B11/16 

Изобретение относится к автоматике. Устройство может быть использовано для обеспечения оптимального по быстродействию режима управления (т. е. минимального времени управления при ограниченной располагаемой скорости сервомотора) объектом, передаточ ная функция которого имеет вид W,,(p) -f где /Соб -коэффициент усиления объекта; Т - постоянная времени объекта. При этом скорость сервомотора постоянна, и динамика сервомотора определяется уравнением интегрирующего звена. Известны устройства для автоматического управления, содержащие последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель - с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора. Предлагаемое устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит нелинейный реобразователь и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый и второй входы - соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразователь - к выходу выпрямителя. Это позволяет обеспечить оптимальное по быстродействию управление объектом с передаточной функцией (1) независимо от вариаций постоянной времени объекта. На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит сумматор 1, релейный усилитель 2, сервомотор 3, элемент сравнения 4, задатчик выходной величины 5, измеритель выходной величины объекта 6, дифференциатор 7, выпрямитель 8, блок умножения 9, нелинейный преобразователь 10, измеритель выходной величины сервомотора 11, блок умножения 12. Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего воздействия Азад задатчик 5 выдает на элемент сравнения 4 электрический сигнал, пропорциональный задающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с сигналом с измерителя 6. Сигнал ошибки с элемента сравнения идет на один из входом сумматора 1 и на дифференциатор 7. После дифференцирования, выделения модуля сигнала в выпрямителе 8 и умножения на

3

сигнал с измерителя 6 в блоке

сигнал, пропорциональный

дается на один из входов блока умножения 12. Ко второму входу блока умножения с выпрямителя 8 через нелинейный преобразователь 10 подводится сигнал, пропорциональный знаС блока чению функции р умножения произведение сигналов пропорциональныхАдидет на второй вход сумматора 1, формирующего функцию переключения -e + li(-y./ - г где: /Ср - постоянная скорость сервомотора, а е Хзад-Х- Поскольку в данном случае выходная величина сервомотора Ti S. - .«зад и уравнение фазовой траектории на первом интервале управления определяется известным выражением S z - Гз-f/Соб/Ср Г. sign я 1п X X (1 + rV sig) + ( чДобАр/ а также учитывая, что на первом интервале - - signs. Slgng :-Slgn ТО из (3), (4) и (5) следует, что S-- - л: r-signgln ( 1-f г- signg- АооАп/ -f/Cpr-Signe.lnflХарактеристика нелинейного преобразователя .F ff-ff- I определяется выражением TB-Kof,KpT(signB)ln(l +

Подставив выражения для Т- и б в выражение алгоритма переключения (2), получим, что функция переключения

а .:. S + г - К,бК,Т (Sign S) In 1 +

КО(,КР (8) 10 15 20 25 30 40 45 50 55 с точностью до постоянного множителя /(обЛрГ совпадает с известной опмитальной, в смысле времени, функцией переключения. Таким образом, алгоритм (2) обеспечивает оптимальное по быстродействию управление, причем, так как для его реализации не требуется априорной информации о значении постоянной времени Т объекта 13, оптимальное управление гарантируется при лютых вариациях параметра Т. Сервомотор, включенный релейным усилителем, двигаясь в зависимости от знака входного сигнала g в ту или иную сторону с постоянной скоростью, перемещает орган управления, воздействующий на объект. Объект управления изменяет значение своей выходной (регулируемой) координаты. В момент, когда регулируемая координата достигает знач(ния х Хяа;1, сигнал с элемента сравне1П1Я становится равным нулю. Сигнал на входе в релейный элемент также становится нулевым, сервомотор отключается, и объект останавливается. Предмет изобретения Устройство для оптимального по быстродействию управления, содержащее последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель - с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения минимального времени регулирования инерционным объектом первого порядка при вариациях его постоянной времени, оно содержит нелинейный преобразователь и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый и второй входы - соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразователь - к выходу выпрямителя.