Экстремальный регулятор Советский патент 1978 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и мож быть использовано в системах автома тической оптимизации режима работы различных промышленных объектов. Известны релейные экстремальные регуляторы, содержащие устройство для определения знака приращений фу ции показателя качества, триггер зн ка, триггер реверсов и интегратор W- Поиск экстремума в этих регулято рах осуществляется на основе информации о знаке приращения функции по зателя качества (ФПК) при этом в слу чае поиска максимума знак скорости и менения управляемой координации мен ется при получении информации о каждом отрицательном приргицении ФПК, поступившем после положительного. Для уменьшения амплитуды автоколебаний в установившемся режиме при высокой скорости поиска можно применять устройства прогнозирования ил экстраполяции 2j . Однако из-за применяемьгх в них дифференцирующих устройств, помимо значительной конструктивной сложности систем с прогнозированием, при их использовании увеличивается уровень Помехи в суммарном входном сигнале, подаваемом на устройство для определения знака приращений ФПК, что приводит к необходимости увеличения его зоны нечувствительнрсти и, следовательно, к снижению точности слежения за экстремумом в установившемся режиме . Прототипом заявляемого изобретения является устройство з, содержащее последовательно соединенные блок определения знака приращений и триггер знака, триггер реверса, элемент И, интегратор, вход которого соединен с выходом сумма-тора, входы которого соединены с выходами ключей, управляющие входы KOTopfcJx соединены с выходами триггера реверса. Поиск экстремума в этом устройстве начинается с большой скоростью, а при получении сигнала об отрицательном знаке приращения ФПК, поступившем после сигнала положительного приращения, что свидетельствует о проходе максимального значения ФПК, устанавливается малая скорость, обеспечивакяаая заданную амплитуду автоколебаний в установившемся режиме. Недостатком прототипа является низкая помехозащищенность канала формирования сигнала скорости изменения управляемой координаты. Появление на выходе блока для определения знака приращений ФПК сигнала отрицательного приргидения, сформированного вследствие действия помехи до момента достижения экстремума, не только изменит направление дв жения по координате, но и приведет к включению малой скорости и, следовательно, значительно увеличит время поиска Таким образом , помехоустойчивост прототипа, как и приведенньи выше аналогов, определяется лишь величиной зоны нечувствительности устройс ва для определения знака приращения ФПК. При амплитуде помехи, превышающей эту зону, нормальный процесс фун ционирования экстремального регулято ра может нарушиться. Целью заявляемого изобретения является повьшение помехоустойчивости экстремального регулятора в режиме поиска экстремума при обеспечении высокого быстродействия и точности в установившемся режиме. Поставленная цель достигается тем что экстремальный регулятор содержит блок формирования сигнгпа о скорости, одновибратор и триггер Шмидта выход блока формирования сигнала о скорости через триггер Шмидта соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера знака, а выход подключен ко входам триггера реверса и входу одновибратора, выход которого соединен с первым входом блока формирования с гнала о скорости, два других входа которого подключены к выходам блока определения знака приращения, а выхо соеддинен с сигнальными входами ключей . На чертеже изображена блок-схема устройства. Экстремальный регулятор содержит блок для определения знака приращений 1 функции показателя качества, выходы которого подключены к соответ ствующим входам триггера знака 2; блок формирования сигнала о скорости 3,два входа которого, соединены с соо ветствующими выходами блока для опре деления знака приращений 1, а третий вход подключен к выходу одновибратор 4; триггер Шмидта 5, вход которого подсоединен к выходу блока формирова ния сигнала о скорости 3, а выход- че рез элемент И б, второй вход которог соединен с выходом триггера знака 2 подключен ко входу одновибратора 4; триггер реверса 7, входы которого со динены с выходом элемента И б, а вых ды присоединены к управляющим входам ключей 8 и 9, сигнальные входы кото рых соединены с выходом блока форми вания сигнала о скорости 3, а выходы подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам сумматора 10; интегратор 11, подключенный к выходу сумматора 10. Сигнал функции показателя качества Q (х) поступает на вход блока для определения знака приращений 1. До начала процесса поиска через клемму Сброс подается импульс, устанавливающий триггер знака 2 в исходное состояние, соответствующее приходу сигнала положительного приращения. Затем через.клемму Пуск подается импульс, запускающий одновибратор 4. Напряжение, определяющее начальную скорость Vp , с выхода блока формирования сигнала о скорости 3 через ключ 8 и.9 (в зависимости от состояния триггера реверса 7 ) поступает на инвертирующий или неинвертирующий вход сумматора 10, выходной сигнал которого подается на интегратор. Начинается изменение управляемой координаты. Одновременно сигнал с выхода блока формирования сигнала о скорости 3 поступает на вход триггера ИЬ-иидта 5. Триггер Шмидта 5 срабатывает и его выходным напряжением запирается элемент И 6. При изменении Q (х) на выходах блока для определения знака приращений 1 появляются сигналы положительных или отрицательных приращений Q(x) в виде импульсов постоянной длительности положительной полярности. Рассмотрим наихудший случай, когда при поиске экстремума (максимума) Q (х) первый приходит импульс отрицательного приращения, что свидетельствует о движении от экстремума. При этом через элемент И 6, открытый по второму входу после переключения триггера знака 2 импульсом отрицательного приращения ФПК, перебрасывается триггер реверса 7, переключающий ключи 8 и 9. Сигналом триггера Шмидта 5 через элемент И б запускается также одновибратор 4 . Начинается движение в противоположном направлении. На выходе устройст-. ва блока формирования сигнала о скорости 3 устанавливается напряжение, соответствующее максимальной скорости, с которой и происходит дальнейшее движение к экстремуму ФПК объекта. После прохода максимального значения- ФПК поступающие импульсы отрицательных приращений перебрасывают триггер знака 2, однако реверса не происходит, так как фронт импульса от переключения триггера знака 2 не проходит на триггер реверса 7 через закрытый элемент И 6. При достижении

напряжения на выходе блока формирования сигнала о скорости 3 уровня отпускания триггера- 114 1идта 5, триггер Шмидта возвращается в исходное состояние и через элемент И б переключает триггер реверса 7, одновремено вновь запускается одновибратор 4

В установившемся режиме слежения за экстремумом триггер ИЫидта 5 будет возвращаться в исходное состояние при приходе первого же импульса отрицательного приращения ФПК, а система экстремального регулировани будет с малой скоростью совершать автоколебательные движения около экстремального значения ФПК, реверсируясь по первому импульсу отрицательного приращения.

Величина начальной скорости устанавливается из условия обеспечения заданной точности в установившемся режиме и может быть выбрана такой, что напряжение сигнала окажется ниже уровня срабатывания триггера Шмидта 5. Е этом случае в установившемся режиме, как и при смене . направления изменения управляемой координаты в начале движения, реверс ;еудет происходить по первому импульсу отрицательного приращения, поступившему после импульса положительного приращения (ФПК), при перебросе триггера знака 2, фронтом выходного напряжения которого через открытый элемент И б будет перебрасываться Триггер реверса 7.

Изобретение приблизительно при том же объеме оборудования, что и у прототипа, практически не уступая по быстродействию, существенно превосходит прототип по помехоустойчивости, обеспечивая ту же точность

в установившемся режиме слежения за экстремумом.

Формула изобретения

Экстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок определения знака приращений и триггер 3нака,триггер реверса, элемент И, интегратор, вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого

соединены с выходами ключей, управляющие входы которых соединены с выходами триггера реверса, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он содержит блок формирования сигнала о скорости, одновибратор и триггер , выход блока формирования сигнала о скорости через триггер 11Ыидта соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера знака, аг выход , подключен ко входам триггера реверса и входу одновибратора, выход которого соединен с первым входом блока

формирования сигнала о скорости.

два других входа которого подключены к выходам блока определения знака приращения, и выход соединен с сигнальными входами ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1.И.С.Моросанов, Релейные экст ремальные cHCTONttJ. Наука, 1964.

2.В.М.Журомский, Б.И.Баделин. Шаговая система автоматического поиска с прогнозированием. Приборы и системы управления, № 10, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР 470790, кл. Q 05 В 13/02, 1975.