Система управления Советский патент 1980 года по МПК G05B11/16 

1

«Система относится к области автоматического управления и предназначена для обеспечения оптимального по быстродействию управления объектом j второго порядка, для которого, как известно, оптимальный по алстродействию алгоритм управления состоит из двух интервалов. На .каждом из них управляющее воздействие имеет максималь- Q но возможное значение, но противоположные знаки. Соответственно их называют первым и вторым интервалом постоянства управляющего воздействия.

Для повышения качества процесса .управления, а также производительности оборудования существуют устройства управления, реализующие оптимальные по быстродействиюалгоритмы. В квазиоптимальной системе управления 1 алгоритмы ее обучения воспроизведению оптимальной линии переключения осуществляются в процессе нормашьной работы на основе использования скользящего режима на втором интервале Уп-2с равления.

Недостатком такой систе является то, что в случае управления объектом с переменными параметрами обучение может продолжаться несколько циклов ,

осуществления переходного процесса, в течение которых этот процесс существенно отличается от оптимального.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе является устройство для автоматического управления, которое содержит последовательно соединенные релейный усилитель, сервомотор, объект управления, измеритель выходной величины, первый элемейт сравнения, блок дифференцирования, а также задатчик входной величины, соединенный с вторым входом первого элемента сравнения 2.

Недостатком данного устройства является обеспечение квазиоптимального по быстродействию управления объектом только при изменениях коэффициента усиления объекта. При изменениях постоянной времени объекта процесс управления отличается от оптимального.

Целью изобретения является повышение быстродействия системы управления объектом второго порядка с переменной постоянной времени.

Цель достигается тем, что система дополнительно содержит последовательно соединенные блок определения постоянной времени, функциональный поеJVобразователь, второй элемент сравнения, логический блок и формирователь управляющего воздействия, выход которого соединен с входом релейного усилителя, причем выход первого элемента сравнения соединен с первым вхо дом блока определения постоянной времени и вторыми входами второго элемента сравнения и логического блока, выход блока дифференцирования со единен с вторыми входами блока опреде ления постоянной времени и функцио. Нсшьного преобразователя и с третьим входом логического блока. Блок-схема системы автоматического управления применительно к объекту второго порядка приведена на фиг. 1. Система содержит релейный усилитель 1, исполнительный механизм 2, объект управления 3, измеритель 4 выходной величины, первый элемент сравнения 5, блок дифференцирования 6, блок 7 определения постоянной вре мени, функциональный преобразователь 8, второй элемент сравнения 9, логический блок 10, формирователь управл ющего воздействия 11, задатчик 12 входной величины. При подаче управляющего воздействия задатчик 12 выдает на первый эле мент сравнения сигнал, пропорциональ ный задающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с выходным сигналом измерителя 4 выходной величины. Полученный сигнал ошибки поступает на входы блока дифференцирования 6, блока 7 определения постоянной време ни и логического блока 10. Блок опре деления постоянной времени по значениям сигнала ошибки у и скорости из менения ошибки формирует сигнал, определяющий действительное значение постоянной времени объекта управлеНИН. Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 8, на второй вход которого подается сиг нал с выхода блока дифференцирования Выходной сигнал функционального преобразователя определяет величину координаты fg, линии переключения, соответствие которой действительным параметрам объекта определяется выходным сигналом блока 7 определения постоянной времени. Второй элемент сравнения 9 определяет разность межд вычисленным текущим значениями ошибки, снимаемыми соответственно с выходов функционального преобразов теля и первого элемента сравнения 5. Сигнал с выхода второго элемента сра нения поступает на логический блок 10, который формирует логические переменные (двоичные сигналы), соответ ствующие знакам и нулевым значениям фазовых координат ет и f, а также зн ку выходного сигнала второго элемент сравнения. По сочетанию логических переменных формирователь управляющег воздействия 11 определяет знак управ яюсцего воздействия, в зависимости т которого релейный усилитель 1 включает исполнительный механизм и приводит в движение объект управления в ту или другую сторону. Рассмотрим работу отдельных узлов системы при управлении объектом, представляющим собой последовательно включенные апериодическое и интегриующее звенья. Переменным параметром является постоянная времени Т. Уравнение линии переключения для такого объекта имеет вид ()VI(f|eh(i)l-.o. где g g(t) - tf(t); g(t) и 4(t) соответственно задающее воздействие и выходная величина объекта управления ; J- управляющее воздействие; К - коэффициент усиления объекта управления. Коррекция (выбор из семейства) линии переключения в зависимости от текущего значения параметра Т осуще ствляется на первом интервале постоянства управляющего воздействия путем изменения алгоритма работы функционального преобразователя 8 с помощью блока 7 определения постоянной времени. Между координатами траектории движения изображающей точки в фазовом пространстве на первом интервале постоянства управляющего воздействия и координатами линии переключения существует функциональная связь определяемая выражением: ()- где € , v, - величина абсциссы фазовой траектории соответственно на первом интервале управления и при ё оБлок определения постоянной времени производит оценку параметра Т по формуле . i+CsignejklcyienОценка параметра Т осуществляется дискретно при каждом изменении величины ошибки S на единицу дискретности, поэтому частота вычисления параметра Т определяется скоростью изменения € Дискретность представления 6 определяется допустимым отклонением времени протекания переходного процесса от оптимального. Функциональный преобразователь 8 определяет вычислительное значение. сигнала рассогласования, используя оценку Т siVHl)klrfltn (,м)ч л выч На фиг. 2 поясняется предложенны принцип самонастройки. В зависимост от знака управляющего воздействия самонастройка осуществляется либо н участке АВ , либо на участке стэ , Величина м запоминается в блоке 7 в момент перехода изображающей точк через ось абсцисс. Затем при движен изображающей точки, например, по тр ектории Аь из семейства линии переключения выбирается линия переключе ния, соответствующая текущему значе нию параметра Т (например,Т-Tj) и определяются значения фазовой координаты S линии переключения. Например, в точке d фазовой траектории определяется абсцисса точки а линии переключения, в точке (У- абсцисса точки (У и т. д. Формирователь управляющего возде ствия 11 по логическим сигналам бло ка 10 вырабатывает управляющее воздействие f , определяемое по формул с - signG , Поскольку управляющее воздействи S принимает три значения, то формирователь управляющего воздействия 11 имеет два двоичных выхода. Если обозначить логические сигналы, снимаемое с этих выходов, через (Г и (У тогда при положительном управля ющем воздействии необходимо иметь rf 1 и iS О, при отрицательном воздействии - и rf-l, при нулевом - О и 0. Предлагаемая система, как следует из описания и приведенного ..алгоритма управления, обеспечивает оптимальность по быстродействию только при ступенчатом задающем воздействии и может использоваться для управления позиционными системами. Система обеспечивает оптимальное по быстродействию управление jijoObot объектом второго порядка. При этом изменяются соответственно лишь алгоритмы работы блока настройки 7 и функционального преобразователя 8. Формула изобретения Система управления, содержащая последовательно соединенные релейный усилитель, исполнительный механизм, объект управления, измеритель выходной величины, первый элемент сравнения, блок дифференцирования, а также задатчик входной , соединенный с вторым входом первого элемента сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в нее введены последовательно соединенные .блок определения постоянной времени, функциональный преобразователь, второй элемент сравнения, логический блок и формирователь управляющего воздействия, выход которого соединен с входом релейного усилителя, причем выход первого элемента сравнения соединен с первым входом блока определения постоянной времени и вторыми входами второго элемента сравнения и логического блока, выход блока дифференцирования соединен с .вторыми входами блока определения постоянной времени и функционального преобразователя и с третьим входом логического блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 415663, кл. G 05 В 11/16, 25..01.71. 2.Авторское свидетельство СССР 442456, кл, G 05 В 11/16, 09.02.73 (прототип).