Система автоматического управления Советский патент 1979 года по МПК G05B13/02 

(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНР№

Изобретение огносится к области а& томатического управления и может быт использовано в тех отраслях техническо кибернетики, где требуется произвести операции поиска и удержания значения некоторой функции от регулируемой ве личины в определенной области.

Известны системы автоматического управления, предназначенные для целенаправленного поиска и удержания значения заранее заданной функции от регулируемого параметра - функции цели в определенной области til.

Из известных систем автоматического управления наиболее близкой по технической сущности является система а томатического управления, содержащая источник опорного сигнала, измерители рассогласования, выход первого из которых через последовательно соединенные формирователь сигнала управления, объект управления и датчик регулируемой величины подключен ко входам вычислителя функции цели и вычислителей максимальНО и минимально допустимого значений функции цели, выход объекта управлени:я соединен с первым входом первого измерителя рассогласования, ко второму вхо ду которого через интегратор подключен выход ключа, первый и второй входы ко- торого соединены соответственно с шлходами второго и третьего измерителей рассогласования, выход вычислителя функций цели подключен к первым вхо0дам второго и третьего измерителей рассогласования, выходы вычислителей максимально и минимально допустимого значений функции цели подклюданы соответственно ко вторым входам вто5рого и третьего измерителей рассогласования Г2|.

Недостатком данной системы являет ся то, что она может бытьприменена только в тех случаях, когда функция целиЕ;,(...п/ во всей области возможных значений aoX-jj регулируемой 1юличины 5 .монотонна, т.е. ее первая произвопная 4 не меняег знака на этом интерпапе.

Целью изобретения является расширеие области применения системы автомаического управления на случаи, когда ункция цели в интервале возможных начений регулируемой величины имеет кстремум. Эта цель достигается тем, то в известную систему автоматического правления дополнительно введен сигум-реле, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно вь1ходами источника опорного сигнала, датчика регулируемой величины и ы 1чисителя функции цели, а выход с третьим одом ключа, Ввведе ше сигнумреле обеспечивает выбор правильного направления поиска в зависимости от того на нисход5пдей или восходяшей ветви кривой функции цели Е располагается исходная точКа, то есть от знака производной.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой системы; на фиг, 2 приведен пример графиков функции цели Е Е(,а.,.г ) и ее допустимых максимального и минимального значений

Едоп ..1) AonmiviKH по всей рбласти вр змржных значений регулируемой величины X от х, ио Хи„ для определенных внешних параметров о ... г,

Система содержит основной контур регулирования 1, первый, второй и третий измеритель рассогласования 2, 3, 4, формирователь сигнала управления 5, объект управления 6, контур подстройки 7, датчик регулируемой величины 8, вычислитель функции цеяи 9, вычислители мшссимального и минимального допустимого значений функции цели 10, 11, ключ 12, источник опорного сигнала 13, интегратор 14, сигнум-реле 15, регулируемая величина X , сигнал рассогласования , функция цели Е , допустимые максимальное и минимальное значения функции иелиЁ Е., опорный сигнал Ug, сигнал задания х .внешние возмущения /U .

Алгоритм работы системы описывает. ся следукяними соотношениями: X

dS

mc)« M-r-- 0

дал

dE M

к

Aorr min «

ДОП mav. f

dE

АОП mo r

RU, о X

ОП

зад при

или

dE

И-Г-- 0

д,ог1 НИ 1

(p)- передаточная функция основно-го контура 1, выбранная так, чтобы С X эад-X mihj k - безразмерный коэффициент, определяемый конструкцией интегратора 14; р - оператор Лапласа. Система работает следующим образом.

Пусть функция иелиЕ(х,С...Г ) имеет минимум, а управляемая величина X в некоторый MOMetiT времени оказалась равной Х (точка А на фиг. 2), а значение функции цели в этой точке большим, чем допустимое максимальное значениеЕ(х,...г) .

Тогда на выходе второго измерителя рассогласования 3 между значениями функции цели и ее допустимым максимальным значением появится сигнал, а на выходе третьего измерителя рассогласования 4 сигнал будет отсутствовать. На вход интегратора 14 через сишумреле 15 и ключ 12 будет подан положительныйсигнал .от источника 13 опорного сигнала.

Вырабатываемое интегратором 14 заданное значение регулируемой величины SoA будет непрерывно расти. На выходе первого измерителя рассогласования 2, а следовательно на входе формирователя сигнала управления 5 появится соответствующий сигнал. Формирователь 5 будет выраба1тывать такой сигнал управления, подаваемый на вход объекта управления 6, чтобы значение регулируемой величины X также росло. Рабочая точка на кривой В (фиг. 2) будет перемешаться вправо пока не войдет в. область допустимых значений. В этом случае система функционирует также, как и известная система автоматического управления.

Рассмотрим другой случай. Пусть управляемая величина X оказалась pai sCousi ПОИ F i,

ной Хя t я значение функции цели в этой точке (точка В на фиг. 2) большим, чем допустимое максимальное

значение .(Х2,Ч -) .

Пусть сигнум реле 15 в начальный

момент находится в том же состоянии, что и в первом примере. Тогда система начнет увеличивать , т.е. удалять рабочую точку от заданной области. Но как только такое удаление начнется, сигнум-реле 15 определит знак проиэг во дно и произведет переключение полярности опорного сигнала. На входе интегратора 14 появится отрицательный сигнал, значение . начнет уменьшаться, что приведет к уменьшению регулируемой величины X . Процесс будет продолжаться до тех пор, пока значение функции цели Е не окажется внутри области допустимых значений.

Система функционирует аналогично, если начальные рабочие точки окажутся на других участках кривой (точки Си Д на фиг. 2) или если кривая E(x,(...v) имеет максимум.

Если в процессе работы из-за изменения внешних параметров о... т , вследствие внешних воздействий /ц или по другим причинам значение функции цели выйдет из допустимой области, система вновь произведет целенаправленный поис

Как видно из описания и алгоритма работы, использование в системе нового элемента сигнум-реле значительно расширяет, область применения системы.

Техническая эффективность применяемой системы определяется тем, что область применения ее значительно шире, чем у известной системы, так как большинство реальных процессов имеет экстремум функции цели.

Формула изобретени Система автоматического управления содержащая источник опорного сигнала, измерители рассогласования, выход первого из которых через последовательно соединенные формирователь сигнала управления, объект управления и датчик регулируемой ве;шчины подключен ко входам Ы.1 числителя функции цели и БЫ- числителей максимально и минима-ль- но допустимого значений функции цели выход объекта управления соединен с первым входом первого измерителя рассогласования, ко второму входу которого через интегратор подключен выход ключа, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего измерителей рассогласования, выход вычислителя функции цели подключен к первым входам второго и третьего измерителей рассогласования, выходы вычислителей максимально и минимально допустимого значений функции цели подключены соответственно ко вторым входам второго и третьего измерителей рассогласования, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью расширения области применения системы, она содержит сигнум-реле, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами источника опорного сигнала, датчика регулируемой ве личины и вычислителя функции цели, а выход - с третьим входом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 557349, кл. Q 05 В 13/02, 17.06.75.