Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий Советский патент 1981 года по МПК G05B23/00 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях систем автоматического управления и регулирования,, а именно для эксперимен тального определения возмущающих и управляющих воздействий, прикладывае мых к объектам управления и регулиро вания, а также может быть использова но при организации адаптивного управ ления, при испытаниях систем управле ния .и при контроле их технического состояния.. По основному авт. св. 744473 известен 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 першлм входом блока памяти, к первому входу блока сравнения подключен выход блока памяти, первый делитель напряжения, первый вход и выход кото рого соединены соответственно с вызсодом блока сравнения первого олока формирования разности сигналов И вхо дом второго делителя, блок задержки, вход которого соединен со вторым входом первого клке1а первого блока формирования разности сигналов, квад ратор,.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 блоков формирования разности сигналов, а второй выход со входом блока задержки и со вторыми входгийи первого ключа и блока памяти первого и второго блоков форкшрования разности сигналов, выход блока задержки через индикатор состояния исполнительного органа соединен со вторым входом второго ключа и вторыми входами перв.ого 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 соединен с выходом блока сравнения второго блока фО1 «ирования разности сигналов, общие входы двух ключей которого соединены с квадратором, а в каждом блоке формирования разности сигналов вторые входы блока сравнения и блока памяти

соединены соответственно с выходом и вторым входом первого ключа О J.

Недостаток данного изобретения заключается в том, что функциональные возможности ограничены условиями постоянства приложенного к объекту возмущающего воздействия, т.е. условиями f(t) const.

Цель изобретения - расширение возможностей индентификатора и возможности работать в условиях нестационарных возмущакщих воздействий, т.е. при f(t) const.

Эта цель достигается за счет того,что в первый и второй блоки формирования разности сигналов идентификатора дополнительно введены второй и третий блоки задержки/ вход и выход каждого из которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а в третий блок формирования разности сигналов введены последовательно соединенные четвертый блок задержки, блок считывания.

При постоянно-кусочной аппроксимации f(t) можно считать, последовательно соединенные экстраполятор и третий ключ, вход экстраполятора и выход третьего ключа соединены соответственно с первым входом и выходом блока памяти, вход блока задержки и выход блока считывания соединены соответственно с входом второго ключа и третьим входом блока памяти, а второй вход блока Пс1мяти соединен с вторым входом третьего ключа.

На фиг. 1 показана фазовая тра ктория, участок ОА,на которой соответствует движению объекта при нес.тацио-. нарном возмущающем воздействии f(Ь)Ф t const и при выключенном исполнительном органе управляющей системы, а на участке АВ к объекту одновременно приложены и возмущающее f(t) и управляющее ) воздействия. ТочкаМи на траектории отмечены положения объекта управления, в которые производятся измерения координаты х и скоскорости движения х. В точке А происходит включениеоисподнительного органа, что на достаточно мгшых интервалах 1-2, 2-3, 3-4,... участка ОА фазовой траектории движение изобра;я(ающей точки описывается уравнением

(l,( (1)

S & - а «

а.на интервалах 1-2,2-3,

4 - 4 ,... участка АВ - уравнени ем

jH i i t j i4Hf-l) ,

где х,х. ИХ:- значения положений

и скоростей движения объекта соответственно в точке t на участке ОА и в точке j на участке АВ траекто рии;

f,- - значение возмущающего воздействия на

i-м интервале участка ОА, i 1 (1)п, fj - значение возмущающего воздействия в момент tj ;

Mj - значение управляющего воздействия в момент времени t,, j l(1)m. . Так как на участке АВ (фиг. 1) не удается разделить одновременно приложенные к объекту возмущающее и управляющее воздействия, то в идентификаторе в качестве используются значения f , прогнозируемые в экстраполяторе на моменты времени t, по множеству значений f , i 1(1 )n. Искомые значения возмущающего воздействия определяются идентификатором, путем последовательного измерения значений положения и скорости движения объекта в соседних точках фазовой траектории на участке ОА и преобразования сигналов в соответствии с формулой

,)1СХгХи.)Г (3)

Результат этого преобразования подается на первый выход идентификатора и на вход экстраполятора, в котором по последовательности значений {f , f 1, . . . формируются значения П в упрежденные моменты времени при включенном исполнительном органе на участке АВ.

Искомые значения управляющего воздействия /i определяются идентификатором путем совместного преобразования опрогнозированных значений f и результатов измерения значений положения и скорости движения объекта в ,точках J на участке АВ фазовой тратраектории по формуле

(..)Г-«Т- (4)

Результат преобразования по формуле (4) подается на второй выход идентификатора.

На фиг. 2 - блок-схема идентификатора.

Идентификатор содержит генератор 1 импульсов, блок распределения импульсов, например коммутатор 2,квадратор 3, первый, второй и третий блоки 4-6 формирования разности сигналов, блок 7 задержки, первый делитель 8 напряжения, второй делитель 9 напряжения, индикатор 10 состояния исполнительного органа, первый ключ

11, второй ключ 12, блок 13 ПсМЯТИ,

блок 14 сравнения, второй и третий блоки 15 и 16 задержки, блок 17 считывания, экстраполятор 18, третий ключ 19. 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 блоком (коммутаторс1м) 2 по устройствам идентификатора в моменты времени, со ответствующие точкам 1-3..., 1 ,2, 3 ,... фазовой траектории {фиг. 1). При этом в первых точках на участках ОА и АВ (соответственно точки 1 и 1) импульсы подаются с первого выхода коммутатора 2 на вторые входы блоков 4 ,и 5 формирования разности сигндшов В остальных точках фазовой траектории (фиг. 1) импульсы подаются со . второго выхода коммутатора 2 на блок 7 задержки и на третьи входы блоков U и 5 формирования разности сигналов Блок 4 формирования разности сигнало предназначен для формирования сигналов, соответствующих разности значений x..-x,j. в блоке 5- фор мируются сугналы, соответствующие разности значений . В блоке 7 входной импульс задерживаетс на время, необходимое для выполнения операции деления в делителях напряже ния 8 и 9. В индикаторе состояния ис полнительного органа 10 осуществляет ся распределение импульсов с блока 7 на второй и третий входы третьего блока 6 формирования разности сигналов в зависимости от состояния испол нительного органа: 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 фор 4улами (3) и (4). . Второй блок 15 задержки в блоках 4 и 5 осуществляет задержку сигналов X. , Xj и х, X.J с последующей их записью в блок 13 памяти. Блок 16 слу жит для задержки сигнала, поступающего .на второй вход блока 6 с индика тора 10, и последующей передачи его на вход блока 17 считывания. Блок 17 осуществляет списывание в блоке 13 памяти значения f , поступившее на ; него с выхода делителя 9 напряжения через второй ключ 12, и обеспечив1ает тем самым отсутствие сигнала на выходе блока 13 памяти при включении исполнительного органа и подаче им.пульса на третий вход 6 блока. В экстраполяторе 18 по поступившей на участке ОА последовательности {f , f ,. , . f осуществляется прогнозирование значений на моменты времени, соответствующие точкам 1, 2 , 3 ,.. участка АВ фазовой траектории (фиг. 1). Ключ 19 служит для подключения выхода экстраполятора к первому входу блока 14 сравнения. HcKONEJe значения возмущающего воздействия f на интервалах участка ОА (фиг. 1) получают на выходе дели-, теля 9 напряжения, коэффициент деления которого равен двум. Значения управляющего воздействия интервалах участка АВ (фиг. 1) получают на выходе блока 14 сравнения блока формирования разности сигналов 6. Идентификатор работает следующим образом. В процессе движения объекта управления с выключенным исполнительным органом на участке ОА (фиг. 1) в первой точке (точке 1) с коммутатора подается управляющий сигнал на вторые входы блоков 4 и 5, соединенные со вторыми входами их вторых ключей 12, которые открываются и через них сигналы, соответствующие значениям положения х (для блока 4) и квадрата скорости х (для блока 5) поступают на блоки 13 памяти. Во второй и последующих точках участка ОА (фиг. 1) управляющий сигнал со второго выхода коммутатора 2 подается на третьи входы блоков 4 и 5 и на вход блока 7 задержки. При этом открываются первые ключи 11 блоков 4 и 5 и на вход блока задержки соответствующие значениям Х2(х, х..,} и х(х|,х , , . ) поступают через них на вторые входы блоков 14 сравнения.блоков 4 и 5. На первые входы блоков 14 сравнения поступают сигналы, ранее записанные в блоки 13 памяти. После этого с задержкой,необходимой для передачи сигнгша с блока 13 памяти на первый вход блока 14 сравнения, на первый вход блока 13 памяти с выхода блока 15 передается сигнал, ранее поступающий на второй вход блока 14 сравнения. В точках 3 и 4... участка ОА (фиг. 1) идентификатор работает аналогично. В ре-. зультате на выходе блока 4 формируются сигналы, соответствующие разност.е. х;-х тям , XQ-XO, . - 1 мп , а на выходе блока 5 ., х, . .., т.е. . После деления сигналов в делителях 8 и 9 напряжения на первом выходе идентификатора формируются сигналы, соответствующие значениям возмущающего -воздействия f, на интервала} участка ОА (фиг. 1). Эти сигналы в третьем блоке б формирования разности сигналов через ключ 12, который открывается при поступлении импульса на второй вход блока 6, поступают на вход экстраполятора 18 и на первый вход блока 13 памяти. Сигнал, поступивший на первый вход блока 13, списывается путем подачи на его третий вход через третий блок 16 задержки и блок 17 считывания сигнала со второго входа блока 6. Величина задержки в блоке 16 не должна превышать промежутка времени до прихода следующего импульса с индикатора 10 и обеспечивать отсутствие сигнала на выходе блока 13 при подаче импульса на третий вход блока 6. При срабатывании исполнительного органа и движении объекта управления на участке АВ (фиг. 1) в точках 1, 2®, 3... импульсы со второго выхода

коммутатора 2 поступают на третий йход блока 6. Открывается первый ключ 11 блока 6, и сигнал, соответствующий суммарному значению возмущакхцего и управляющего воздействий, с выхода делителя 9 напряжения поступает на второй вход блока 14 сравнения,. Открывается и ключ 19, через который с экстраполятора 18 на пераый вход блока 14 сравнения поступает сигнал о значении возмущающего воздействия, спрогнозированном на ыочюпт времени, соответс-Гвуювдий точк.ам 1, 2 , 3 ... участка АВ (фиг. 1). В результате на выходе блока 14 сравнения формируется сигнал, соответствующий значению управляющего воздействия в точках 1 , 2, 3... При этом точность идентификгщии управляющего воздействия зависит от характера изменения возмущающего воздействия и точности работы экстраполятора 18. Наибольшая точность достигается при регулярней медленно меняющемся возмущающем воздействии.

Предлагаеквлй идентификатор обеспечивает последовательное определение значений возмущающих и управляющих воздействий на интервалах их кусочно-постоянной аппроксимации и тем самым позволяет преодолеть ограничения на область применения основного изобретения, вызванные необходимостью выполнения условия постоянства прикладываемого к объекту управления возмущающего воздействия.

Формула изобретения

Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий по авт.св.744473 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей идентификатора в его

0 первый и второй блоки формирования разности сигналов введены второй и третий блоки задержки, вход и выход каждого из которых соединены соответственно с выходами первого и второго

5 ключей, а в третий блок формирования разности сигналов введены последовательно соединенные четвертый блок задержки и.блок считывания,последовательно соединенные экстраполя0тор и третий ключ, вход экстраполятора и выход третьего ключа соединены соответственно с первым входом и выходом блока памяти, а вход блока задержки и выход блока считывания соединены соответственно с входом второSго ключа и третьим выходом блока памяти, а второй вход блока памяти соединен с вторым входом третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1. Авторское свидетельство СССР 744473, 10й3.77 (прототип).

-Х