Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

(54) ИДЕНТИФИКАТОР ВОЗМУЩАЮЩИХ И УПРАВЛЯЮЩИХ

1

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при экспериментальных исследованиях систем автоматического управления и регулирования, а именно, для экспериментального определения возмущающих и управляющих воздействий, прикладываемых к объектам управления и регулирования, а также может быть спользовано при организации адаптивного управления, при испытаниях систем управления и при контроле их техни- ческого состояния.

Известно устройство для экспериментального определения возмущающих воздействий, прикладываемых к объекту управления, содержащее преобразующие элементы и блок сравнения (11. ,

Недостаток этого устройства заключается в том, что его применение ограничено возможностями практической реализации в системах с инерционными свойствами и затратами времени на идентификацию воздействий.

Наиболее близким к предлагаемому является идентификатор 2, содержащий блоки формирования разности сигналов, в каждом ВОЗДЕЙСТВИЙ

из которых nepBbie входы первого И второго ключей объединены, выход второго ключа со.единен с первым входом блока памяти, к первому входу блока сравнения подключен выход блока памяти, первый делитель напряжения, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока сравнения первого блока формирования разности сигналов и входом второго делителя, блок задержки, вход которого соединен со вторым входом

to первого ключа первого блока формирования раЗнйСти сигналов, и квадратор 2.

Недостаток известного идентификатора заключается в том, что при его использовании для

15 определения прикладываемых воздействий затрачивается время от момента срабатывания исполнительного органа системы до момента времени, соответствующего нулевому значению скорости движения объекта управления. При

20 малых управляющих воздействиях этот промежуток времени может быть больщим, что исключает возможность оперативного решения задачи.

:Л йаЖ: ; е1-г- л

Цель изобретения - повышение бьгстродейсгвия идентификатора.

Указанная цель достигается тем, что идентификатор содержит генератор импульсов, индикатор состояния исполнительного органа и блок распределения импульсов, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, первый выход соединен со вторыми входами вторых ключей первого и второго бпоков формирования разности сигналов, а второй выход - со входом блока задержки и со вторыми входами первого ключа и блока памяти первого и второго блоков формирования разности сигналов, выход блока задержки через индикатор состояния исполнительного органа соединен со вторым входом второго ключа и вторыми входами первого ключа и блока памяти третьего блока формирования разности сигналов, обпхие входы первого и второго ключей которого соединены с выходом второго делителя напряжения, второй вход первого делителя напряжения соединен с выходом блока сравнения второго блока формирования разности сигналов, общие входы двух ключей которого соединены с квадратором, а в каждом блоке формирования разности сигналов BTopbie входы блока сравнения и блока памяти сбединсны соответственно с выходом и вто рым входом первого ключа.

На фиг. 1 показана фазовая траектория; на фиг. 2 - структурная схема идентификатора.

В основу разработки идентификатора положены связи между искомыми значениями „ возмущающего f и управляющего воздействий, прикладываемых к объекту управления, динамика которого описывается уравнением

(x,x)

и значениями фазовых координат движения объекта: скорости х и положения х. Эта связь отражается в уравнениях фазовых траекторий, имеющих вид

VVтf(, fd) -V((), (2j

где х, X, и х„, х„, - значения положения и скорости движения объекта управления в двух точках фазовой траектории при выключенном исполнительном органе.

- значения положения

Xj, Xj и Х, X

4

и скорости движения, соответствующие двум точкам фазовой траектории при включенном исполнительном органе.

Участки фазовых траекторий показаны на фиг. 1

где ОА - участок траектории, на котором выключен исполнительный орган объекта управ444734

ления и к объекту приложено только возмущающее воздействие f,

АБ - участок траектории, на koTopoM включен исполнительный орган и к объекту J приложены возмущающее и управляющее воздействия.

В идентификаторе осуществляется вьщеление значений х, х и. х, х фазовых координат в точках а и б на участке ОА (фиг. 1).

С выделенными значениями в идентификаторе осуществляются операции в соответствии с формулой

- 1 2

(з)

2{Х)

результат выполнения которых подается на первый выход идентификатора и запоминается

в блоке памяти третьего блока формирования разности сигналов. Затем в идентификаторе осуществляется выделение значений х,, х и X., х фазовых координат в точках виг на участке АБ (фиг. 1). С выделенными значениями осуществляются операщ{и в соответствии с формулой

Э 9

у - V

я-f

2()

результат выполнения которых подается на второй выход идентификатора.

Идентификатор содержит (фиг. 2) генератор I импульсов, блок распределения импульсов, например коммутатор 2, квадратор 3, первый, , второй и третий блоки 4, 5 и 6 формирования разности сигналов, блок 7 задержки, первый делитель 8 напряжения, второй дели- , тель 9 напряжения, индикатор 10 состояния . исполнительного органа, первый ключ 11, второй ключ 12, блок 13 памяти, блок. 14 сравнения. Ключи 11 и 12 и блоки 13 и 14 входят в состав каждого из блоков формирования разности сигналов.

Генератор 1 импульсов предназначен для формирования управляющих импульсов, которые распределяются коммутатором 2 по устройствам идентификатора в моменты времени, соответствующие точкам а, б, в и г (фиг. 1). При этом в точках айв импульсы подаются с первого выхода коммутатора 2 на вторые входы блоков 4 и 5 формирования разности сигналов; в точках б и г импульсы подаются со второго выхода коммутатора 2 на блок 7 задержки и на третьи входы блоков формирования разности сигналов 4 и 5. Блок формирования разности сигналов 4 предназначен для формирования сигналов, соответствующих разности значений Xj-x, и х.-х . В блоке 5 формируются сигналы, соответствующие разности значений и . Блок 7 1 г fcV задержки- задерживает входной импульс на вре мя, необходимое для выполнения операций де ления в делителях 8 и 9 напряжения. В индикаторе 10 состояния исполнительного органа осуществляется распределение импульсов с блока 7 на второй и третий входы третьего блока 6 формирования разности сигналов в за висимости от состояния исполнительного орган если он выключен, то импульс подается на второй вход, если включен, то на третий вход блока 6. Делители напряжения 8 и 9 служат для выполнения операций, предусмотренных формулами (3) и (4). На выходе делителя 9 напряжения с коэффициентом деления, равным двум, на участке ОА получают сигнал, соответ ствующий искомому значению возмущающего воздействия f . Искомое значение управляющего воздействия fJ получают на участке АБ с выхода блока 14 сравнения блока 6 формирования разности сигналов. Идентификатор работает следующим образом. В процессе движения объекта управления с выключенным исполнительным органом на участке ОА в точке а (фиг. 1) с коммутатора 2 по гается управляющий сигнал на вторые входы блоков 4 и 5, соединенные с.о вторыми входами их вторых ключей 12, которые откры ваются и через них значения положения х (для блока 4) и квадрата скорости х (для блока 5) поступают на соответствующие блоки 13 памяти. В точке б (фиг. 1) подается управляющий сигнал со второго выхода комм татора 2 на третьи входы бло1:ов 4 и 5 форм рования разности сигналов и на вход блока задержки 7. При этом открываются первые ключи 11 блоков 4 и 5 формирования разност сигналов и значения х„ и х поступают через них На вторые входы блока 14 сравнения блоков формирования разности сигналов 4 и 5. На первые входы блоков 14 сравнения пос.тупа ют сигналы, ранее записанные в блоки памя1 J ТЛ rtTm-mrl/StllTJrt Ог.ИЮТЛТЛСТ|1Л fIjr V и соответствующие значениям х, ,и х: На выходе блока, 4 формирования разности сигналов формируется сигнал, соответствующий разности X -Хп, на выходе блока 5 формирования разности сигналов - . В результате деления сигналов в делителях 8 и 9 напряжения на первом выходе идентификатора получают сигнал, соответствующий искомому значению возмущающего воздействия . Управляющий импульс с выхода блока 7 задержки подается на второй вход блока 6 формирования разности сигналов, в результате чего открывается второй ключ 12 блока 6 формирования разности сигналов и сигнал с первого 4736 входа блока 6 формирования разности сигналов записывается в его блок 13 памяти. При движении объекта управления с включенным исполнительным органом на участке АБ в точках виг (фиг. 1) идентификатор функционирует аналогичным образом. При этом на его первом выходе формируется сигнал, соответствующий сумме возмущающего и управляющего воздействий. Управляющий импульс С блока 7 задержки через индикатор 10 состояния исполнительного органа поступает на третий вход блока 6 формирования разности сигналов, открывается его первый ключ 11, на второй вход блока 14 сравнения поступает сигнал с первого входа блока 6 формирования разности сигналов, а на первый вход - сигнал с блока 13 памяти, в результате чего на выходе блока 14 сравнения и на втором выходе идентификатора формируется сигнал, соответствующий искомому значению управляющего воздействия jU. Идентификатор обеспечивает определение возмущающего и управляющего воздействий нелинейных системах за интервал времени между точками а-г участков ОА и АБ, не дожидаясь момента времени, при котором значение скорости движения объекта станет нулевым. При необходимости идентификатор может работать в нескольких последовательных парах точек на каждом из участков ОА и АБ, что позволяет использовать его в системах оперативного анализа технического состояния нелинейцьгх систем и прикладываемы к ним возмущающих и управляющих воздействий. Форм у л а изобретения Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий, содержащий блоки формирования разности сигналов, в каждом из которых первые входы первого и второго ключей объединены, выход второго ключа соединен с первым входом блока памяти, к первому входу блока сравнения подключен выход блока памяти, первый делитель напряжения, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом блока сравнения первого блока формирования разности сигналов и вхоом второго делителя, блок задержки, вход оторого соединен со вторым входом первого люча первого блока формирования разности игналов, и квадратор, отлйчающийя тем, что, с целью повышения быстроействия идентификатора, он содержит генераор импульсов, индикатор состояния исполниельного органа и блок распределения импульов, вход которого подключен к выходу генеатора импульсов, первый выход соединен со

7

вторыми входами вторых ключей первого и второго блоков формирования разности сигналов, а второй выход - со входом блока задержки и со вторыми входами первого ключа и блока памяти первого и второго блоков формирования разности сигналов, выход блока задержки через индикатор состояния исполнительного органа соединен со вторым входом второго ключа и вторыми входами первого ключа и блока памяти третьего блока формирования разности сигналов, общие входы первого и второго ключей которого соединены с выходом второго делителя напряжения, второй вход первого делителя напряжения соеX

о

(L

44473/8

динен с выходом блока сравнения второго блока формирования разности сигналов, общие входы двух ключей которого соединены с квадратором, а в каждом блоке формирования . разности сигналов вторые входы блока сравнения и блока памяти соединень} соответственно с выходом и вторым входом первого ключа

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе Q 1. Уланов Г. М. Статистические и информационные вопросы управления по возмущению. . М., Энергия, 1970, с. 161-162.

2. Австорское свидетельство СССР по заявке N° 2336266/24, кл. G 05 В 23/02, 08.10.76.