Система экстремального регулирования Советский патент 1982 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического регулирования и может быть использовано для оптимизации работь различных технологических систем, имеющих экстремальные статические характеристики показателя качества..

Известен экстремальный регулятор, содержащий датчик экстремума, вход которого соединен с выходом объекта регулирования, а выход - со входом блока памяти, выход которого соединен со входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика экстремума, а выход - со входом исполнительного элемента, выход которого соединен со входом сумматора, второй вход которого соединен с вькодом генератора пробных шагов, а выход соединен со входом объекта регулирования, программное устройство, соединенное выходом со входом генератора пробных, шагов и со вторыми входами исполнительного элемента и бпо-

ка памяти. Для формирования регулирующего воздействия в устройстве используется величина производной показателя качества по регулирующему воздейст ВИЮ 1 .

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является система экстремаль-, ного регулирования, содержащая последо10вательно соединенные командньА генератор и делитель частоты, последовательно , соединенные исполнительный элемент, , объект регулирования, цатчик экстремума и первый переключатель, послецовательно

ts соединенные первый блок памяти, первый блок сравнения, второй переключатель, второй блок памяти, второй блок сравнения, третий переключатель и блок реверса, второй вход третьего переключателя

20 соединен с выходом источника максимального сигнала, вход делителя частоты соединен со вторым входом первого переключателя, первый вход второго переклю1ателл соединен с третьим входом третьего переключателя Г 2 . Для формирования регулирующего воздействия в области экстремума используется величина производной показателя качества по регулирукхцему воздействию, а в дальней области включается максимальное регулирующее воздействие, Не достаткоми этих систем регулирования является неустойчивая работа в обстановке помех. Нель изобретения - повышение помехо устойчивости работы системьи Поставленная цель, достигается тем, чгр в систему.содержащую по ;ледовагально соединенные комавдный генератор и дели тель- частоты, последовательно соединенные испогаштельньй элемент, объект регулирования, датчик экстремума и первый переключатель, последовательно соединен ныё первый блок памяти, первый блок сравнения, второй переключатель, второй блок памяти, второй блок сравнения, третий першспючатель и блок реверса, второ вход третьего переключателя соединен с выходом источника максимального снгнала, вход делителя частоты соединен со вторык входом первого переключателя, первый вход второго переключателя соединен с третьим входом третьего переключателя, введены блок задержки, четвертьш переключатель и последовательно соединенные третий блок памяти, сумматор и пятый переклю 1атель, вьгход которого соединен со входом первого блока памяти, а второй вход - с вь.1ходом делителя частоты, через блок задержки со вторым входом второго переключателя, а через четвертый переключатель - со входом исполйительного элемента, второй выход первого бло1са сравнения через блок реверса соединен со вторым входом четвертого переключателя, выход первого переклю чателя соединен со входом третьего блока памяти. На чертеже приведена функциональная схема системы экстремального регулирования.С Система экстремального регулировани содержит датчик экстремума 1, вход которого соединен с выходом объекта регулирования 2, а выход - с информационным входом первого переключателя 3, управляющий вход которого соединен с выходом командного генератора 4, а выход соединен со входом третьего блока памяти 5, m выходов которого соединены с соответствующими входами сумматора 6, вькод которого соединён с loi9784 формациош1ым входом переключателя 7, выход которого соединен со входом первого блока памяти 8, два выхода которого соедш1ены с соответствующими входами первого блока сравнения 9. Первый выход первого блока сравнения 9 соединен с информационным входом второго переключателя 10, выход которого соединен со входом второго блока памяти 11, двумя выходами соединенного с соответствующими входами второго блока сравнения 12, выход которого соединен с управляющим входом третьего переключателя 13. С первым информациош1ым ВХОДОМ третьего переключателя 13 соединен первый выход первого блока сравнения 9, а со вторым информационным входом - выход источника максимального сигнала 14, выход третьего переключателя соединен с информационным входом блока реверса 15, управляющий вход которого соединен со вторым выходом первого блока сравнения 9, а выход - с информационным входом четвертого переключателя 16, выход которого соединен со входом исполнительного элемента 17, чей выход соединен со входом объекта регулирования 2о Выход командного генератора 4 соединен со входом делителя частоты на m 18, чей выход соединен с. управляющими входами четвертого 16 и пятого 7 переклю ателей н со входом блока задержки 19, выход которого соединен с управляющим входом второго переключателя Ю. Система экстремального- регулирования работает следующим образом. Управляющие импульсы командного генератора 4 поступают на вход первого пере-ключателя 3. При этом информация с датчика экстремума 1 поступает в третий блок памяти 5, состоящий из m запоминающих блоков, соединенных, таким образом, что при вводе нового значения показателя качества происходит одновременная передача информации между запоминающими блоками из первого во второй, из второго в третий и так далее, информация m -го запоминающего блока теряется, а в первый блок заносится новое значение показателя качества. Параллельный сумматор 6 суммирует m значений показателя качества и вьщеляет сумму на информационный вход пятого переключателя 7. Управление вторым 10, четвертым 16 и пятым 7 переключателяк1И происхо- i дйт по сигналу, поступающи 1у с делителя частоты 18, который выдает канодьй 1 -и импульс, причем второй и пятый переключатели подключаются по каждоксу нечет 1ому импульсу, а четвертый - nq четному импульсу. Таким образом, по гл чму импульсу командного генератора 4 блок памяти 5 заполнен m значениями показателя качества, введенных с датчика экстремума1, по которым выполнена сумма, которая является усредненным показателем качества. Усредненный показатель качества через четвертый переключатель 16, который в этот момент открывается по первому импульсу с дели теля частоты 18, вводится в первый блок памяти 8, состоящий из двух запоминаюишх регистров, причем coдepЖIiмoe первого регистра передается во второй, а новое значение усредненного параметра заносится в первый запоминающий регист Два усредненных значения показателя качества сравниваются в первом блоке 9 сравнения, выходное значение которого представляет собой разность двух соседни значений показателя качества за период. Таким образом, это значение, пропорцио- нальное первой производной показателя качества объекта, абсолютная величина которой используется для формирования управляющего воздействия (первый выход блока сравнения 9), а знак для управленкя реверсом (второй выход блока сравнения 9). Импульс с делителя частоты 1 задерживается в блоке задержки 19 на время выполне1шя операций сравнения в первом блоке сравнения 9, а затем от- крывает второй переключатель 10 и значение производной записывается во второ блок памяти 11, аналогичный первому блоку памяти 8. Во втором блоке нения 12 два соседних значения первой производной срав1ШваютсЯ| т.е. формируется величина, пропорциональная второй производной, знак которой полох ителен. в дальней области и отрицателен в области экстремума. По знаку со второго блока сравнения 12 управляется третий переключатель 13,который в дальних областях подклк чает источник максимального сигнала 14,а в области экстремума подключает градиентное управление. Сигнал управления через переключатель 16, открывающийся нечетным импульсом с дejштeля частоты 18, поступает на исполнительны элемент 17 и в течение m импульсов управляет объектом. По четному mvoiynbc с делителя частоты 18 управление пре- кращается и вновь происходит усреднение показателя качества в новой точке. Ус- тойчивость работы системы повьшается за счет усреднения сигнала показателя качества с датч1ша экстремума 1 в третьем блоке памяти 5. Если 6 - аддитивная помеха с математическим ожиданием, равным нулю, и дисперсией G, то величина показателя качества усредненного за m замеров равно J(«ii («,uau,,.e™, - усредненное значение помехи го Е - т- Ее MaTeMaT iecKoe ожидание равно нуйю, а дисперсия в m раз меньше D{e) что и обеспечивает более устойчивую работу регулятора, а в целом и системы. Таким образом, предлагаемая система экстремального регулирования позволяет повысить устойчивость экстремального регулирования, что приводит к умеиьшеШ1Ю динамической ошибки и повышению надежности работы системьи Формула изобретения Система экстремального регулирования, содержащая последовательно соединенныекомандный генератор и делитель частоты, последовательно соединенные исполнительный элемент, объект регулирования, датчик экстремума и первый переключатель, последовательно соедш1енные первый блок памяти, первый блок сравнения, второй .переключатель, второй блок памяти, второй блок сравнения, третий переключатель и блок реверса, второй вход третьего переключателя соединен с выходом источника максимального сиг- нала, вход делителя частоты соединен со вторым входом первого переключателя, первый вход второго переключателя соединен с третьим входом третьего переключателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости системы, она содержит блок задержки, четвертый переключатель и тгоследовательно соед1шенные третий блок памяти, сумматор и пятый переключатель, выход которого соединен со входом первого блока памяти, а второй вход - с выходом делителя частоты, через блок задержки - со вторым входом второго ,

79

переключателя, а через четвертый переключатель - со входом исполнительного элемента, второй выход первого блока сравнения через блок реверса соединен со вторым входом четвертого переключателя, выход первого переключателя соединен со входом третьего блока памяти.

743388

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Растригин А. А. Системы экстремального управления. М., , 1974, 5 с, IT7,

2, Авторское свидетельство СССР № 686013, кл. G 05 В 13/02, 1976 (прототип).