Система с переменной структурой Советский патент 1981 года по МПК G05B13/02 

(54) СИСТЕМА С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

1 I

Изобретение относится к системе с переменной структурой и может быть использовано для управления объектами, обладающими большой инерционностью.

Известа система с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные згщатчик, измеритель рассогласования, суммирующее устройство, исполнительный механизм и . объект регулирования, выход которого соединен со .вторым вxoдo irизмepителя рассогласова:ния и первшм входом блока формирования функции переключения, второй вход которого - с первым входом измерителя рассогласования, а выход через функциональный преобразователь - со вторым входом . суммирующего устройства, в котором значение функции переключения сравнивается с некоторым заданным пороговым значением и в зависимости от результатов сравнения осуществляется переключение к системе 11 и 2J.

Известна также система, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, усилитель, сумма,тор, исполнительный механизм, выход которого соединен со вторым входом измерителя рассогласования и через датчик скорости с первым и вторым функциональными преобразователями, выход измерителя рассогласования соединен через последовательно соединенные пороговое устройство и первый элемент И со вторым входом первого функционального преобразователя и непосредственно - с первым входом компаратора,

второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а выход которого через элемент НЕ - со вторым входом первого элемента И, а также с первым

входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, а выход через первый функциональный преобразователь - со вторым входом сумматора.

Система такого вида позволяет добиться повыяенйя быстродействия и значительного умейшени я перерегулирования при управлении объектами,обладающими большими инерциониостями

13J. .

Наиболее близкой по технической сущности является система с переменной структурой, содержащая последрвательно соединенные задатчик, feMe;ритель рассогласования, сумматор. преобразователь код-аналог, усилитель мощности, исполнительный механизм, редуктор и цифровой датчик, выход которого соединен со вторым входом измерителя рассогласования, .выход которого соединен с первым входом первого функционального преобразователя и через последовательно соединенные блок формирования функции переключения и второй функциональный преобразователь - со вторым входом сумматора Г4. Недо.статком известной системы является ее низкое быстродействие при отработке больших рассолгасований (до 1800) . Цель изобретения - уменьшение перерегулирования и повышение быстродействия системы. Поставленная цель достигается те что в системе второй вход первого функционального преобразователя сое динен со вторым выходом блока, фсэрми рования функции переклю 1ения, а выход - со вторым входом второго функ ционального преобразователя. На чертеже.приведена блок-схема предлагаемой системы. Системасодержит задатчик 1, измеритель 2 рассогласования, сумма тор 3, преобразователь 4 код-аналог усилитель 5 мощности, исполнительный механизм б, редуктор 7, цифрово датчик 8, первый 9 и второй 10 функ циональные преобразователи,переключатель II, первый 12 и второй 13 корректирующие усилители, блок 14 формирования функции переключения. Система работает следующим образом. Задатчик 1 вырабатывает сигнал fbgxB виде двоичного кода. Входной сигнал система, изменяясь по синусо идальному, пилообразному, ступенуатому или какому-либо другому закон в зависимости от режима работы, скл дывается в измерителе 2 рассогласов ния с сигналом обратной связи поступающим с цифрового датчика 8 также в виде двоичного кода. Сигнал рассогласования Л fi, вычисленный в измерителе 2 рассогласования по фор муле ДР Рвх-р&ых поступает на входы сумматора 3, бло 14 формирования функции переключени и функционального преобразователя 9 В блоке 14 формирования функции переключения происходит вычисление скорости изменения сигнала рассогла сования по формуле jVMV-1 др, где AfJf, иДД .- значения сигнала ра согласования в п-й и (п-1)-ый моменты времени соответственн с - временной интервал квантования. Полученное значение Л(- сравниватся с заданным минимальным порог-овым значением скорости изменения сигнала рассолгасования лВцор . ри выполнении неравенства Лр Дрпор К ВЫХОДУ функционального преобразователя 9, при помощи переключателя 11, подключается корректирующий усилитель 13, в противном случае - корректирующий усилитель 12. Переключатель 11 и корректирующие усилители 12 и 1-3 входят в состав второго функционального преобразователя. В свою очередь сигнал др, вычисленный в блоке 14 формирования функции переключения, поступает на второй вход функционального преобразователя 9, который является - цифровым логическим устройством, предназначенным для вычисления корректирующих коэффициентов, зависящих от скорости изменения сигнала рассогласования 4,i и величины сигнала рассогласования Д , поступающей на первый вход функционального преобразователя У., Вычисление корректирующих коэффициентов Кд, К производится по следующим формулам - npMJaftUuf3nop , ПрЦ/Д(Ъ/ 4 АРПор -- ,при Б 4 , при/лр/Ж , постоянные величины, подбираемые в процессе настройки системы; заданное максимальМАХное пороговое значение скорости изменения сигноша рассогласования, На выходе функционального преобразователя 9 появляется сигнал,стабилизирующий работу системы, , который поступает на вход либо усилителя 12,, либо усилителя 13, в зависимости от состояния переключателя 11, определяемого неравенством (3) . Усилители 12 и 13 способствуют осуществлению грубой и точной коррекции величины и знака управляющего воздействия и имеют постоянные коэффициенты усиления, причем ,з ,(7)

где К

коэффициент усиления уси12лителя 12 для осуществления грубой коррекции; коэффициент усиления лителя 13 для осуществления точной коррекции,

и К

К подбираются в процессе

13 настройки системы. В зависимости от скоростид и величины ошибкиД К,и К, определяют момент включ ения торможения после разгона объекта и точность отслеживания входного сигнала Ь

С выхода функционального преобразователя 10 сигнал

Кор

, приработе

12, усилителя

1

, приработе

13(8) усилителя

поступает на вход сумматора 3,где, складываясь с сигналом измерителя 2 рассогласования, образуе Т управляющее воздействие

1

...

При воздействии на систему большого сигнала рассогласования выполняется неравенство

/ P l /f vopl. Это способствует свободному разгону объекта управления, а следовательно, и быстрой отработке имеющегося рассогласования.

В момент времени, когда

|й{ 1Ириор1,

наступает этап торможения, продолжающийся до.тех пор, пока выполняется условие

/д(/-|р:ор|.

При достижении сигналом рассогласования скоростилр,( 14 формирования функции перетаючения выдает сигнал на переключение с усилителя 12 на усилитель 13 с меньшим коэффициентом усиления.

Так как к этому моменту сигнал рассогласования лр и скорость изменения сигнала рассогласования д (5 малы, то данное переключение снижает вес , что в целом уменьшает колебательность и величину максимального перерегулирования переходного процесса в системе. Предлагаемая система без какого-либо изменения функциональной структуры может-быть выполнена как в цифровом, так и в аналоговом виде,

,Использование предлагаемого изобретения при управлении объектом с большими инерционностями сокращает длительность переходного процесса системы при отработке больших рас0согласований на 10-15%, что приводит к повышению быстродействия системы.

формула изобретения

15

Система с переменной структурой, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, преобразователь код-аналог, усилитель мощности, ис0полнительный механизм, редуктор и цифровой датчик, выход которого соединен со вторым входом измерителя рассогласования, выход которого соединен с первым входом первого функ5ционального преобразователя и через последовательно соединенные блок формирования функции переключения и второй функциональный преобразователь - со втоЕИлм входом сумматора,

0 отличающаяс я тем, что, с целью уменьшения перерегулирования и повышения быстродействия системы, в ней второй вход первого функционального преобразователя соединен

5 со вторым выходом блока формирования функции переключения, а выход со вторым входом второго функционального преобразователя.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

№ 334551., кл. G 05 В 13/02, 05.04.71.

№ 551609, кл. G 05 В 13/02, 15.04.75..

5 по заявке № 2439991/18-24,

кл. G 05 В 11/01, 03.01.77.

0

с.56-64, (303-326 (прототип).

.., ,..

t т

..