Система экстремального регулирования Советский патент 1979 года по МПК G05B13/00 

1

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического регулирования и может быть использовано для оптимизации работы различных те.хнологических систем, имеющих экстремальные статические характеристики.

Известен экстремальный регулятор непрерывного действия 1, содержащий блок вычисления приращения показателя качества, вход которого соединен с датчиком экстремума, а выход - с одним из входов блока апроксимации; блок вычисления приращения регулирующего воздействия, выход которого соединен со вторым входом блока апроксимации; усилитель, вход которого соединен с выходом блока апроксимации; интегратор, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход со входом блока вычисления приращения регулирующего воздействия. Для формирования регулирующего воздействия, в устройстве используется величина производной показателя качества по регулирующему воздействию.

Недостаток этого регулятора - низкое быстродействие.

Наиболее близкой к данному изобретению является система экстремального регулирования, содержащая последовательно соединенные реверсивный элемент и исполнительный механизм, выход которого соединен со входом объекта регулирования, и последовательно соединенные датчик экстремума, первый переключатель, первый блок памяти и первый блок сравнения, вход датчика экстремума соединен с выходом объекта регулирования, второй вход первого переключателя соединен с выходом командного генератора, а второй выход через второй блок памяти -со вторым входом первого блока сравнения Н

Недостатком этой системы также является низкое быстродействие. Цель изобретения - новыщение быстродействия.

Для достижения этой цели система содержит делитель частоты, третий блок памяти, источник максимального сигнала и последовате,аьно соединенные второй переключатель, четвертый блок памяти, второй блок сравнения, логическое устройство и третий переключатель, выход которого соединен со входом реверсивного элемента, второй вход- с выходом источника максимального сигнала, третий вход - со вторым входом логического устройства и со входом второго пероключателя, второй выход которого соедн пен через третий блок памяти со вторым входом второго блока сравнения, а через делите.ль частоты с выходом командного гене)атора.

На фнг. 1 приведена функциональная схема системы экстремального регулирования; на фиг. 2 -- диаграмма, поясняюн1ая работу нред.тагаемо системы.

Система экстремального регулироЕ ания содержит датчик экстремума 1, выход которого соединен с информационным входом первого переключателя 2, угфавляющий вход которого соединен с выходом командно1о Ieнератора 3. Выходы первого переключателя 2 соединены соответственно со вхо;1ами иервого и второго блоков памяти 4 и 5, вы. которых соединены со входами первого блока сравнения 6, выход которого соединен с информационным входом второго переключателя 7, с первым входом логического устройства 8 и с первым информационным входом третьего нереключателя 9, второй информационный вход которого соединен с источником максимального сигнала 10. Унравляющий вход второго переключателя 7 соединен с выходом делителя частоты 11, вход которого соединен с выходом командного генератора 3. Выходы второго иереключателя 7 соединены соответственно со входами третьего и четвертого блоков памяти 12 и 13, выходы которых соединены со входами второго блока сравнения 14, выход которого соединен со вторым входом логического устройства 8. Выход логического устройства 8 соединен с управляющим входом третьего переключателя 9, выход которого соединен со входом реверсивного элемента 15. Выход реверсивного элемента 15 соединен со входом исполш1тельного механизма 16, выход которого соединен со входом объекта регулирования 17.

Систе.ма экстремального регулирования работает следуюпцш образом.

Первый импульс, поступающий с командного генератора 3 па управляющий вход первого переключателя 2, подключает первый блок памяти 4 к датчику экстремума 1 на время действия импульса. За это время происходит заиись в первый блок памяти 4 текущего значения экстре,i;JЛьнoй характеристики. Исиолиительи1,1Й механизм 16 непрерывно изменяет состояние обьекта регулирования 17 и к моменту появления второго импульса с командною генератора 3 рабочая точка займет новое положение на экстремальной характеристике. Второй импульс, поступающий с генератора 3 па управляющий вход первого переключателя 2. подключает второй блок памяти 5 к датчику экстремума 1, и во второй блок памяти 5 записывается новое значение экстремальной характеристики.

Значения экстремальной характеристики, записанные в первом блоке памяти 4 и во втором блоке памяти 5, срапиваются в перг5()м б.доке сравнения 6. И этом устройстве в.1Ч1кмяс тся разность между этими значе.чиями. Вычисленная разность является приращением показателя качества на заданном интервале времени, который определяется периодом следования и п1ульсов с ко.мандного генератора 3. -.ели приращение показателя качества, т. е. первая производная имеет отрицательный знак, то происходит нереключение направления перемещения исполпительного механизма. При положительном знаке первой производной направление движения остается неизменным. В устройстве используется делитель частоты с коэффициентом деления «2. В этом случае второй импульс с генератора 3 через делитель частоты 11 юступает на управляющий вход второго переключателя 7 и подключает третий блок памяти 12 к выходу первого блока сравнения 6. За время действия импульса производится запись в третий блок памяти 12 приращения показателя качества. Состояние объекта регулирования, а следовательно и значения показателя качества непрерывно изменяется. Третий импульс с геператора 3 поступает на первый переключатель 2 и подключает 1ервый блок па.мяти 4 к датчику экстремума 1 на время действия импульса. Записывается новое значение экстремальной характеристики.

Четвертый импульс с генератора 3 иодключает второй блок памяти 5 к датчику экстремума 1. Во второй блок памяти 5 за1П1сывается следующее значение экстремальной характеристики. Первый блок сравнения 6 вычисляет разность между текущими значениями показателя качества, т. е. первую производную. Одновременно четвертый имнульс с генератора 3, поступающий через делитель частоты 11 на управляющий вход второго переключателя 7, подключает четвертый блок памяти 13 к выходу первого блока сравнения 6 и производится запись значения приращения или первой производной в четвертый блок памяти 13. Записанные значения первой производной поступают па второй блок сравнения 14, который вычисляет нрирап ение первой производной на заданном интервале, т. е. вычисляется вторая производная. Значепия первой и второй производных поступают на .тогическое устройство 8.

Из. рассмотрения зависимости первой и второй производных при изменении от О до -1-00 (см. фиг. 2) следует, что:

в I области первая и вторая производные имеют положительный знак;

во II области первая производная имеет 1юложительный знак, а вторая - отрицательный;

в III области первая и вторая производные имеют отрицательный знак;

в IV области первая производная имеет отрипателыпзш знак, а вторая - положительный.

.jHflK первой произвормой

Знак второй производной

Выхояной сигнал логического устройства 8

О

В соответствии с таблицей происходит работа логическогч) устройства 8. На выходе логического устройства 8 появляется сигнал «логическая единица, если рабочая точка находится во II и III областях. Сигнал «логический ноль появляется, если рабочая точка находится в I и IV областях. Таким образом логическое устройство 8 различает ближнюю и дальнюю зоны экстремальной характеристики. Сигнал с Е5ыхода логического устройства поступает на управляющий вход третьего переключате.ш 9. Если рабочая точка находится в I и IV областях, т. е. в дальней области, то на исполнительный механизм 16 через реверсивный элемент 15 поступает максимальный сигнал, обеснечиваюнхий максимальную скорость движения к экстремуму. Если рабочая точка находится в II и III областях, т. е. в ближней области, то на исполнительный механизм 16 через реверсивный элемент 15 лоступает сигнал с. выхода первого блока сравнения 6, т. е. сигнал, пропорциональный первой производной, или сигнал, зависящий от расстояния до экстремума (см. фиг. 2г.). При приближении к экстремуму происходит уменьщение сигнала, и в точке экстремума регулирующий сигнал равен нулю, т. е. объект настроен в оптимальный режим работы. Предлагаемая система экстремального регулирования отличается от прототипа тем, что при настройке объекта регулирования в оптимальный режим учитываются значения первой и второй производных показателя качества. Этим повыщается быстродействие и качество управления объектом. С точки зрения технико-экономической эффективности предложенная система повышает точность и надежность работы объекта управления. Формула изобретения Система экстремального регулирования, содержащая последовательно соединенные реверсивный элемент и исполнительный механизм, выход которого соединен со входом объекта регулирования, и последовательно соединенные датчик экстремума, первый переключатель, первый блок памяти и первый блок сравнения, вход датчика экстремума соединен с выходом объекта регулирования, второй вход первого перек,пючатсля соединен с выходом командного Ienepaтора, а второй выход - через второй б.юк памяти - со вторым входом первого блока сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы, она содержит делитель частоты, третий блок памяти, источник максимального сигнала и последовательно соединенные второй переключатель, четвертый блок памяти, второй блок сравнения, логическое устройство и третий переключатель, выход которого соединен со входом реверсивного элемента, второй вход - с выходом источника максимального сигнала, третий вход - со вторым входом логического устройства и со входом второго переключателя, второй выход которого соединен через третий блок памяти со вторым входом второго блока сравнения, а через делитель частоты - с выходом командного генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 324610, кл. G 05 В 13/02, 1974. 2 Авторское свидетельство СССР № 166180, кл. G 05 В 13/02, 1966.

SZDMlLK ,

II

fuz. 1