Устройство для моделирования систем управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 7 бб ав 4 С ИТЕТРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕНЕЛЬСТ 8 У П 0 РСКОМУ СВ в,К. К. Маво СССР 1984.ена ф ва; н обног кци фиг бл асти может нии регум и явля ройства ение относится к ского управления ьзовано при испыт управляющих сист ршенствованием усР 1167631, обретения " повыш ойства за счет уч ристик каналов ре Изобретавтоматичбыть исполирукщихется усовпо авт. с озд щест го о ффиц ента пения.лировт перельныйорган ания сис ый сумма орган 2 3, втоние точта дрей- улироваЦель и ности уст фа характ нияе(71) Кемеровское научно-произвовенное объединение "Промавтоматии Сибирский металлургический интут им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть ипользовано при испытании регулирующих и управляющих систем. Целью изоретения является повьппение точностиустройства за счет учета дрейфа характеристик каналов регулирования.Устройство содержит первый сумматорпервый исполнительный орган, второй исполнительный орган, второй сумматор, блок формирования натурныхданных, блок формирования натурномодельного управляющего воздействия,блок формирования натурно-модельного,контролируемого внешнего воздействияблок моделирования, блок расчета натурно-модельного выхода, блок оценивания натурного неконтролируемоговнешнего воздействия, регистратор,блок индикации, наборное поле, блоканализа пробных воздействий, блокэкстраполяции и блок расчета коэффициента передачи каналов регулирова-.ния. С помощью соответственно блокованализа пробных воздействий экстраполяции и расчета коэффициента передачи каналов регулирования осуществляется использование управляющего воздействия не только с целью уменьшения расхождения между желаемым и реализуемым.на натурном объекте управления режимами, но и с целью идентификации объекта за счет отслеживанияизменения (дрейфа) его коэффициентапередачи. 2 ил. На фиг. 1 представл нальная схема устройс структура натурного п ствия, на основе кото ,ется текущая оценка к редачи объекта управлУстройство для мод тем управления содержи тор 1, первый исполни второй исполнительный(С + ь ), а в элементе 30 памяти запоминается и поддерживается постоянным на своем выходе сигнал, соответствующий последнему значению оценкискорости изменения тенденции сигналаУ "(1 р +ь, ). Сигнал с выхода элемента 29 памяти поступает на вход сумматора 28, в то время как сигнал с,выхода элемента 30 памяти поступаетна первый вход первого элемента 35умножения. Одновременно с этим сигнал В (с+ , ), поступая на вход интегратора 33, включает его с предварительным обнулением, так что на еговыходе, начиная с момента времени(й + С,), формируется сигнал текущего времени О , который подается навторой вход элемента 35 умножения ина вход экспоненциального преобразователя 32, формируя на выходе послед,"него сигнал, равный е , поступающийна второй вход элемента 36 умножения,на первый вход которого поступаетсигнал с выхода элемента 35 умножения, равный произведению оценки скорости изменения тенденции выходногосигнала натурного управления на текущее время 9Таким образом, выходной сигнал элемента 36 умножения равен произведению б .О,е-"з, где б -оценка скорости изменения тенденциисигнала У и йодается на второй входсумматора 28.Выходной сигнал сумматора 28 является выходным сигналом У" (С + 9)блока 15 экстраполяции, значение которого формируется в соответствии с формулой+8) = " (н) + б(н).8 хх е фф0(6 Т1 = Су+ьБлок 15 расчета коэффициента передачи каналов регулирования формиру"ет сигнал 1 с , равный значению оценкию фкоэффициента передачи регулирующегоканала натурного объекта управленияна момент времени, соответствукнцийконцу очередного цикла идентификации,связанного с моментом появления сиг"нала 3 ( ). При формировании сигнала 1 с учитываются:сигнал У(е+ 9 ) о прогнозируемом значении выхода натурного объекта управления, поступающий с выхода сумматора 28;сигнал Уо действительном значении выхода натурного объекта управлення, поступающий с седьмого выходаблока 5 формирования натурных данных;нсигнал 10 Р(С) о пробных воздействиях, поступающий с первого выходаблока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия;сигнал Я (р), поступающий с выхода элемента И 23;сигнал 8(1 у + ь ), поступающий свыхода первого элемента 27 задержки;сигнал Б (1 ), поступающий с выхода компаратора 22 и характеризующийконец очередного (д-го) цикла идентификации.Формирование сигнала 1: осуществляется следующим образом. СигналлУ( + 0), изменяющийся в интервалеНнвремени н, н+ Т 1 и характериЭ 3зующий прогнозируемые значения выхода натурного объекта управления приусловии о У= О, поступает с вынРхода сумматора 28 на первый вход элемента 37 сравнения, на второй входнкоторого поступает сигнал У , характеризующий суммарную реакциюобъекта управления на изменения входных (в том числе и пробных ОЬР(С).нвоздействий) . Выходной сигнал элемента 37 сравнения, равный разностиУ (1) - У(Й нн + О ), поступает на первый вход второго интегратора 43, Одновременно сигнал 8,(Ср + ь )= Я, (нн) с выхода элемента 27 задержки поступает на вход элемента 40 З. задержки, выходной сигнал Б( нн ++ ЗТ) которого, задержанный на время Т и характеризующий начало усотановившегося состояния канала регу лирования натурного объекта управления в ответ на нанесение пробноговоздействия 3 бнР(у), поступает навторой вход второго интегратора 43 иобнуляет его . Начиная с момента вре менин + ЗТО выходной сигнал 1 интегратора 43 отображает интегральнуюреакцию натурного объекта по регулирующему каналу в установившемся состоянии в ответ на нанесение пробного 50воздействия БГР, т,е. Е(й) =7- У(Е.д + 9) й 8, поступа,ет йа второй вход делителя 44. Сигнал 3 У" с) с первого выхода блока 6формирования натурно-модельного упРравляющего воздействия поступает навторой вход первого интегратора 42.Сигнал 8 , поступая на вход элемента 38 задержки с выхода элементаИ 23, задерживается на время, равное3 Т , формируя на выходе элемента 38задержки сигнал Б(е р + ЗТ ), который, поступая на первый вход интегратора 42, обнуляет его. Таким обра 5зом, начиная с момента времени йу ++ ЗТ на выходе первого интегратора42 формируется сигнал 1 равный.1Х,1(1)ЙТ который посту опае% на вход элемента 41 задержки,Выходной сигнал Т (С + о ) элемента41 задержки задерживается по сравнению с его входом 1 (г) на время за 2паэдывания регулирующего каналанатурного объекта, становится согласованным по времени с сигналом 1и поступает на первый вход делителя44. Вьмодной сигнал делителя 44, равный отношению 1 /1 (С)поступаетна вход первого масштабирующего элемента 47, где он умножается на постоянный коэффициент а. Сигнал свыхода масштабирующего элемента 47, 25. равный произведению а 1 (Г)1(Г)поступает на первый вход сумматора46, сигнал с выхода которого поступает на второй вход элемента 45 памяти. В момент времени С = д + Тз 30характеризующий окончание эффективной работы блока 15 экстраполяции на1.-м цикле идентификации на первыйвход элемента, 45 памяти поступаетсигнал Б . При этом сигнал, поступающий на второй вход элемента 45памяти на момент временизаzоминается и его зафиксированное значениепоступает с выхода элемента 45 навход второго масштабирующего элемента 48, умножается там на коэффициента и далее с выхода элемента 48 поступает на второй вход сумматора 46.Такая процедура формирования сигнала,соответствует экспоненциальному сглаживанию, если выбрать значение коэффициента а = 1 - а т.е. реализует выражение вида= а, к,(И + ак (д),лф 50где Е - сглаженная оценка коэффициента 1 с. - номер цикла идентификации,связанный с дискретным моментом времени 1 з поступле"ния сигнала Я(. )Экспоненциальное сглаживание сигнала, равное оценке коэффициента передачи канала регулирования, получен ной на д-м цикле идентификации, позволяет устранить его возможные от цикла к циклу колебания, вызванные ошибками оценивания.Сигнал к (д) снимаемый с выхода элемента 45 памяти, поступает по четвертому входу блока 8 моделирования и по шестому входу блока 9 расчета натурно-модельного выхода на вторые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков моделирования каналов регулирования, осуществляя периодическую корректировку коэффициента передачи.Результаты проверки эффективности предлагаемого устройства по сравнению с известным устройством па основе моделирования показывают повышение точности моделирования в среднем на 207. Так, например, при среднем уровне значений выхода объекта равного единице и изменении скачком значения его коэффициента также на единицу (Ц; = 1), ошибка оценивания выхода объекта, выраженная через дисперсию отклонений моделируемого выхода по отношению к его действительным изменениям, с помощью основного устройства (без процедуры идентификации) составила 1007 в то время как с по мощью предлагаемого устройства (с учетом идентификации) 207 .Формула изобретенияУстройство для моделирования систем управления по авт. св. Р 1167631 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет учета дрейфа характеристик каналов регулирования, оно содержит блок анализа пробных воздействий, состоящий из первого и второго интеграторов, первого и второго .компараторов, элемента определения модуля, первого, второго и третьего источников напряжения, элемента И, ключа и элемента задержки, блок экстраполяции, состоящий из фильтра нижних частот, первого и второго элементов памяти, сумматора, первого и второго элементов умножения, дифференциатора, экспоненциального преобразователя и интегратора, блок расчета коэффициента передачи каналов регулирования, состоящий из первого и второго интеграто - ров, элемента сравнения, элемента памяти, делителя, первого и второгомасштабирующих элементов, первого, второго, третьего и четвертого элементов задержки и сумматора, а в каждый из четырех блоков моделирования каналов регулирования дополнительно введен элемент .умножения, один из входов которого является входом, а другой - дополнительным входом. блока моделирования канала регулирования, причем вход элемента определения модуля блока анализа пробных воздействий и информационный вход интегратора блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования подключены к выходу блока моделирования первого исполнительного органа без запаздывания, первый вход элемента сравнения блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования и вход фильтра нижних частот блока экстраполяции подключены к выходу первого переключателя блока Формирования натурных данных, выход элемента определения модуля блока анализа пробных воз действий соединен с управляющим входом ключа и первым входом элемента И того же блока, второй вход элемента И подключен к выходу первого компаратора этого блока, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого интегратора и первого источника напряжения блока анализа пробных воздействий, вход первого интегратора соединен с выходом ключа того же блока, информацион 35 ныл вход которого присоединен к выходу второго источника напряжения этого же блока, выход элемента И блока анализа пробных воздействий соединен с40 входами второго интегратора и элемента задержки того же блока и входом первого элемента задержки блока расчета, коэффициента передачи каналов регулирования, выход второго интегра. тора блока анализа пробных воздействий соединен с первым входом второго компаратора этого же блока, второй вход которого подключен к выходу третьего источника напряжения этого же блока, а выход - к входу второго эле 50 мента задержки блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, выход элемента задержки блока анализа пробных воздействий соединен с входами управления записью первого55 и второго элементов памяти блока экстраполяции, входом интеграторатого же блока и входом третьего элемента задержки блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, информационный вход первого элемента памяти и вход дифференциатора блока экстраполяции подключены к вы-, ходу фильтра нижних частов того же блока, выход дифференциатора соединен с информационным входом второго элемента памяти блока экстраполяции, выход которого подключен к первому входу первого элемента умножения того же блока, выход которого подключен к первому входу второго элемента умножения этого же блока, выход которого подключен к первому входу сумматора блока экстраполяции, второй вход которого соединен с выходом первого элемента памяти того же блока, выход сумматора соединен с вторым входом элемента сравнения блока расчета коэффициента передачи, каналов регулирования второй вход второго элемен 1та умножения блока экстраполяции подключен к выходу экспоненциального преобразователя того же блока, вход которого объединен с вторым входом первого элемента умножения блока экстраполяции и соединен с выходом интегратора того же блока, выход элемента сравнения блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования соединен с информационным входом второго интегратора того же блока, вход сброса которого подключен к выходу третьего элемента задержки того же блока, выход второго интегратора соединен с первым входом делителя блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, .второй вход которого через четвертый элемент задержки соединен с выходом первого интегратора того же блока, вход сброса которого подключен к выходу первого элемента задержки блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, выход делителя этого же блока подключен к входу первого масштабирующего элемента блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, выход которого подключен к первому входу сумматора того же блока, к второму входу которого подключен выход второго масштабирующего элемента этого же блока, выход сумматора блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования соединен с информационными входом элемента памяти того же блока, вход записи которогосоединен с выходом второго элемента эадержки блока расчета коэффициента передачи каналов регулирования, выход элемента памяти подключен к выходу второго масштабирующего элемента того же блока и к дополнительным входам первого, второго, третьего и четвертого блоков моделирования каналов регулирования.1509952 йр" Составитель П.Борицкий1 Редактор В.Бугренкова Техред Л.СердюковаМФ,Ф а орректор С. и роизводственно-издательский комбинат "Патент Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 5816/49 Тираж 668 . ПодписноеВНЯИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж"35, Раущская наб., д. 4/53 150995 рой сумматор 4, блок 5 формирования натурных данных, блок 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия, блок 7 формирования натурно"модельного контролируемого внешне 5 го воздействия, блок 8 моделирования, блок 9 расчета натурно"модельного выхода, блок 1 О оценивании натурного неконтролируемого внешнего воздействия, регистратор 11,блок 12 индикации, наборное поле 13, блок 14 анали" эа пробных воздействий, блок 15 экстраполяции и блок 16 расчета коэффициента передачи каналов регулированияеБлок 14 анализа пробных воздействий состоит из элемента 17 определения модуля, ключа 18, первого 19 и второго 20 интеграторов, первого 21 20 и второго 22 компараторов, элемента И 23, первого 24, второго 25 и третьего 26 источников напряжения, элемента 27 задержки.Блок 15 экстраполяции содержит 25 сумматор 28, первый 29 и второй 30 элементы памяти, дифференциатор 31, экспоненциальный преобразователь 32, интегратор 33, фильтр 34 нижних частот, первый 35 и второй 36 элементы 30 умножения.Блок 16 расчета коэффициента передачи каналов регулирования содержит элемент 37 сравнения, первый 38, второй 39, третий 40, четвертый 41 элементы задержки, первый 42 и второй 43 интеграторы, делитель 44, элемент 45 памяти, сумматор 46, первый 47 и второй 48 масштабирующие блоки.Первый, второй, третий и четвер тый блоки моделирования канала регулирования выполнены каждый в виде последовательно соединенных блоков ум" ножения, инерционного звена первого порядка и блока задержки.45Моделирование систем управления в основном устройстве осуществляется следующим образом.оуправляющие 6 и контролируемые внешние И воздействия и выходные сигналы У . натурного объекта управления измеряются и записываются в блоке 5 формирования натурных данных, С выходов этого блока сигналы О , Уй 7 могут поступать либо оперативно, илибо через блоки записи и воспроизведения в требуемом масштабе времени. При этом используются как непо средственно сигналы П , 11, 7 , по,н н н 2 4лученные в режиме нормального функционирования натурного объекта управления и действующей на него управляющей системы, так и для реализации полноты испытания моделируемой системы управления на всех требуемых режимах, определяемых, в частности, желаемым значением управляющего воздействий 11 , контролируемого внешнемго возмущения 11 и приведенного кМвыходу неконтролируемого возмущения лмч , целенаправленно формируются и используются так называемые натурно- модельные си налы 1 нм унм нм удовлетворяющие условию максимального приближения определяемого ими режима к желаемому режиму, задаваемому11 , ч . Для этой цели в блоке+м фм, м5 формирования натурных данных кроме,н н нсигналов П , У , У формируются также и сигналы ПР, Ь, У, У.В блоке о формирования натурно-модельного управляющего воздействия вырабатывается сигнал 3 П пробного,НРвоздействия по управляющему входу натурного объекта управления, который в сумматоре 1 накладывается на рабонр чий управляющий сигнал 11 р . Формирунмется сигнал 11 ,.поступающий в блок 8 моделирования, и сигнал модельной коррекции о Б натурного управления, поступающий в блок 9 формирования натурно-модельного выхода У В блоке 7 формирования натурно-модельного контролируемого воздействиян вырабатывается сигнал 0 11 пробного воздействия по внешенму входу, который поступает на вход исполнчтельно-го органа 3, где преобразуется в натурное изменение контролируемого внешнего воздействия, налагаемое в сумматоре 4 на рабочее внешнее воздействие р 1 1, Формируется сигнал натурно-модельного внешнего воздействия 11", поступающий в блок 8 моделирования, и сигнал о И модельной коррекции натурного внешнего воздействия, поступающий в блок 9 расчета натурно-модельного выхода.В блоке 10 оценивания натурного неконтролируемого внешнего воздействия косвенным расчетным) путем оце" ниваются значения натурного приведенного квыходу неконтролируемого возмущениям, сигнал о котором поступает в блок 9 расчета натурно-модель. ного выхода.5 150В блоке 9 расчета натурно-модельного выхода 7 путем коррекции У "нмпо сигналам С, о 17", 4 и 1" фор" иируется сигнал Чнмю поступающий в блок 8 моделирования.В блоке 8 моделирования производится моделирование испытуемой системы управления с использованием сформированных натурно-модельных сигцнМ цнм тнмРегистратор 11 служит для регистрации натурных, натурно-модельных, модельных сигналов и пробных воздействий с целью анализа работы устрой" ства для моделирования, сопоставления эффективности моделируемых и натурных систем управления.Пульт управления, состоящий из наборного поля 13 и блока 12 индикации, используется для управления режимом работы блока формирования натурных данных, управления формированием натурно-модельных данных, а также для сигнализации нарушений условий работоспособности используемых моделей каналов регулирования и преобразования внешних воздействий.Устройство для моделирования систем управления, являющееся усовершенствованием основного изобретения, позволяет использовать натурные пробные воздействия 31."р, вырабатываемые в блоке 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия не только с целью уменьшения расхождения между желаемым и реализуемым на натурном объекте управления режимами, как это предлагается в известном устройстве, но и с целью идентификации объекта, отслеживая возможные изменения его коэффициента передачи. Тем самым достигается цель изобретения.На фиг. 1-3 и в тексте описаниятн приняты следующие обозначения; Г М , У - значения сигналов о действительных натурных управляющих, внешних воздействиях и выхода натур.нр ного объекта управления; Н " - значение сигнала рабочего управления, поступающего на вход первого исполнительного органа натурного объекта управления, формируемого в действующей (натурной) системе управления; Брэначение натурного пробного воздействия в масштабе управляющего сигнала на входе исполнительного органа, налагаемого на сигнал рабочего управления 31," - на входе первого исполни- э 9952 6тельного органа; 17 р - рабочее знанрчение натурного контролируемого внешнего воздействия объекта управлениян1 5Ир - значения натурного пробноговоздействия в масштабе сигнала, поступающего на вход второго исполнительного органа; Н , Ы , 7 - нанм нм нмтурно-модельные значения управляющего и внешнего воздействий и выхода1 Ообъекта управления, сформированныепутем нанесения текстирующцх воздействий на натурные рабочие управляющие и внешние воздействия натурногообъекта управления и дополнительной15расчетной коррекции полученных на,н н н,турных 11 , И , 7 ; Я, - первый выходной сигнал блока анализа пробныхвоздействий, означающий появление 20 пробного воздействия 1 Г после паузы длительностью не менее, чем времяперехо,"ного процесса объекта управления; В - второи выходнои сигнал блока анализа пробных воздействий, показывающий, что длительность зафиксинрованного пробного воздействия а Брравна Интервалу эффективной работыпрогнозатора Т , 1.- сигнал, пропорциональный значению оценки коэффициента передачи объекта управленияна- м этапе идентификации; йу (1.)реакция объекта управления на пробноевоздействие 111 Г; Т , с - постояннаявремени и время запаздывания объектауправления; Тэ - интервал эффективной работы прогнозатора.Устройство для моделирования сис 4 тем управления работает следующим образом.Текущие значения сигнала рабочего.нруправления Е , поступающего из дейр Эствующей системы управления черезсумматор 1 на вход исполнительногооргана 2, текущие значения натурного 45управляющего воздействия 1 с выходаисполнительного органа 2, натурногоконтролируемого внешнего воздействиян н11 с выхода сумматора 4 и выхода 7натурного объекта управления подаются в блок 5 формирования натурных,данных соответственно по первому,второму, третьему и четвертому входам и измеряются с помощью соответствующих датчиков. Сигналы о текущихбазовых значениях управляющего воз"действия Б" контролируемого внешнет%нго воздействия И" и выхода 7 на 8 н, турного объекта управления задаютсятехнологическим персоналом с помощьюсоответствующих блоков задания. Эти сигналы поступают на входы семи блоков памяти, в которых осуществляется загщсь поступающих на них сигналов или воспроизведение записанных сигналов в требуемом масштабе времени. Не-обходимый режим работы блоков записи и воспроизведения задается посредством установки ключа управления записью и воспроизведением на наборном поле 13 пульта управления в соответствующее положение. При этом с первого выхода наборного поля 13 на управляющие входы блоков записи и воспроизведения поступает сигнал о требуе-мом режиме работы этих блоковНеобходимый режим формирования данных для моделирования задается посредством ключа управления Формированием натурных данных в наборном поле 13 в соответствующее положение. При этом . с второго выхода наборного поля на управляющие входы соответствующих переключателей поступает сигнал о тре . буемом режиме Формирования данных. В соответствии с этим сигналом с выходов переключателей поступают либо записанные и воспроизводимые в требуемом масштабе времени сигналы соответ О У , либо оперативно сигналы от соответствующих датчиков и блоков задания.В блоке 6 Формирования натурно-мо 35 дельного управляющего воздействия ре- шаются следующие задачи.1, Формирование сигнала оБ (С) натурного пробного воздействия, подаваемого с первого выхода блока через 4 О сумматор 1 на вход исполнительного органа 2.При определении текущего значения пробного воздействия учитываютсясигнал О (1 + ь) о желаемой Ве 45 личине натурно-модельно го управляющего воздействия, Формируемого с помощью специального блока задания текущего значения скорости с упреждениемлна времязапаздывания при реализации управляющих сигналов в исполнительном органе 2;сигнал Б (й) о рабочем управляющем сигнале действующей управляющей системы, поступающий по третьему входу блока 6 Формирования натурно-мо 55 дельного управляющего воздействия с первого выхода блока 5 Формирования натурных данных; сигналы о прогнозируемых на время Фзначениях первого 0", ( + 1) и второго Ь (й + ь) модельных управ.м лляющих воздействиях, поступающих с первого и второго выходов блока 8 моделирования на первый и второй вход блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействиясигнал А мф ограничения на абсоцлютную величину разности между сигналами о натурном и натурно-модельном или модельном управляющем воздействии, формируемом внутри блока б;сигнал ок ограничения на абцсолютную величину нерабочего изменения (пробного воздействия) управляющего воздействия натурного объекта управления, поступающего с выхода источника постоянного сигнала внутри блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия;режимный сигнал с второго выхода наборного поля 13, поступающий в блок 6 по четвертому входу и разрешающий формирование сигнала 3 Б(й) только в режиме оперативно поступающих сигналов об Б, Б,И, У 11+Н УФ н т нмакоВ качестве Д выбирается одноОиэ двух ограничений: первое определяет допустимую абсолютную величину разности между сигналом о натурном и натурно-модельном или модельном управляющих воздействиях исходя из требований работоспособности моделей канала регулирования, а второе определяет допустимую абсолютную величину разностимежду сигналом о натурном и натурно-модельном или модельном управляющем воздействии исходя из тре" бования сопоставимости режимов работы моделируемой и натурной систем управления. Расчет величины сигнала ОС (й) осуществляется следующим ббразом:лс упреждением на время р оцени,Н л вается величина 3 Бц, (й + с ), чтобы могло быть выполнейо условие 11 нм( + л ) - тм ( +)"и " лс упреждением на время о оценивается величина 311" И + с ), чтобы удовлетворить требованиям,предъявляемым к точности моделирования систем управления в блоке 8 моделирования;.с упреждением на времярассчитывается компромиссная оценка Вопр (й + р ) "= Й 0 р 1 (е + р ) ++ У 13" (С +с ), Ос 1 которую необходимо реализовать к моменту (1 + ьР ), чтобы удовлетворить тренбованиям к точности расчета натурно- модельных управлений и точности мо 5 делирования;лс упреждением на время Р формируется расчетное значение о 13 ра ч (Т +л+ с Р ), учитывающее ограничейие10 на величину реализуемого пробного воздействия и условия его реализации. Этот сигнал после задержки на время лс Рп поступает на вход регистратора 11 с третьего выхода;15Формируется сигнал пробного воздействия о Г (С) в масштабе управляюРщего сигнала исполнительного органа3 ПИ) . Рц,ц ( + "п)3202. Формирование сигнала 1 с .натурно-модельного управления.При определении текущего значения 13" (С) учитываются:иисигнал 13 (е + с) о желаемой ве, М /личине натурно-модельно го управляющего воздействия, Формируемого с помощью блока задания текущего значения скорости с упреждением на время Р запаздывания при реализации управляющих сигналов в исполнительном органе 2;сигнал 13 (1) о действительном значении управляющего воздействия натурного объекта управления, поступающий с второго выхода блока 5 формирова 35 ния натурных данных на пятый вход блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия;макссигнал Ьограничения на абсолютную величину разности между сигналами о натурном и натурно"модельном или модельном управляющем воздействиирежимный сиГнал с пятОГО выхода 45 наборного поля 13 пульта управления, поступающий на четвертый вход блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия и разрешающийял Формирование сигнала 13 "(с + сР),При выработке сигнала Посунм .50 ществляются следующие операции:формирование сигнала Ь (Е);,м - С "(1) и проверка ее на ограничениемакс, 55 по величине 11 мформирование 13" (й). При этом 138"(й) 1; (й), если выполняется условие 113 (с) " 13 (С)4 А; В противном случае формируетсясигнал13 (1) =13 (с)+ Ь 818 п 13 (с)-ц" 3,.нмудовлетворяющий ограничению у Е (1)- 13 (С)й Ь " . В этом случае сигинал с второго выхода блока 6 Формирования натурно-модельного управляющего воздействия поступает на входблока 12 индикации пульта управления,включает одно из сигнальных табло,информирующих о недопустимо большомрасхождении между П (с) и 13(с),Сигнал 13 (с) с четвертого выходаблока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействяи поступает на первый вход блока 8 моделирования и одновременно на вход регистратора 11. Сигнал о разности оИ == Б (С) с пятого выхода блока 6 форнммирования натурно-модельного управляющего воздействия подается на первый вход блока 9 расчета натурно-модельного выхода.В блоке 7 Формирования натурно-модельного контролируемого внешнеговоздействяи решаются следующие задачи:.н1, Формирование сигнала 0 1 ,подаваемого на вход второго исполнительно го ор гана 3.При формировании текущего значения6 Ц учитываются:сигнал У( + ь ) о желаемойвеличине натурно-модельного внешнеговоздействия, формируемого с помощьюспециального блока задания с упреждением на время с Рзапаздывания приреализации пробных воздействий вовтором исполнительном органе 3;сигнал Ы" о текущем натурномзначении контролируемого внешнеговоздействия натурного объекта управления, поступающий на третий входблока 7 Формирования натурно-модель"ного контролируемого внешнего воздействия с четвертого, выхода блока 5формирования натурных данных;сигнал Аограничения на абсомакслютную величину разности между сигналами о натурном и натурно-модельномконтролируемом внешнем воздействии,,формируемый внутри блока 7;сигнал 3 " " ограничения на велицчину нерабочего изменения (пробноговоздействия), налагаемого на контролируемое внешнее воздействие натур 150995212ного объекта управления, поступающий 1с выхода источника постоянного сигнала внутри блока 7 формирования натурно-модельного контролируемого внешне 5ГО воздействиярежимные Сигналы с второго выхода наборного поля 13 пульта управления о режиме формирования натурныхданных и с его четвертого выхода, если необходимо обеспечить выполенниеусловия У(й) = У (й)В качестве Ам выбирается минимексймальное иэ двух ограничений, первоеиз которых определяет допустимуюабсолютную величину разности междусигналами о натурном и натурно-модепьном внешнем воздействии, исходяиз требований работоспособности моделей канала преобразования внешнихвоздействий, а второе определяет до-.пустимую абсолютную величину. разнос"ти между сигналами о натурном и на"турно-модельном внешнем воздействии,исходя из требования сопоставимостирежимов работы моделируемой и натурной систем управления,Расчет величины сигнала о 17 (г)осуществляется следующим образом:1.1. осуществляется экстраполяциясигнала У ) И) на время с р,) запаэдынс лвания второго исполнительного органа;л1.2. с упреждением на в.ремя ь кги лформируется сигнал 317 с, (Г +Рук) срасучетом реализации режима оперативно35поступающих сигналов и необходимостиформирования натурно-модельных реализаций контролируемого внешнего воздействия;13 формируется сигнал пробного 40воздействия, подаваемого на вход второго исполнительного органа по первому выходу блока 7 формирования натурно-модельного контролируемого внешнего воздействия451 ч"-Ф Ян,"(+с ).1,4. Формируется сигнал 3 Ъ 7 с,с(й).Этот сигнал с второго выхода Олока 7формирования натурно-модельного контролируемого внешнего воздействия поступает на вход регистратора 11..5. Формируется сигналЮ Р(е) = 17 (Е) - РУ,И),55поступающий на вход экстраполяторап,1.1.2. Формирование сигнапа И" (й) на.турко".модельного внешнего воздействия 1 При определении текущего значенж У (е) учитываютсясигнал У (С +1) о желаемой ве-, личине натурно-модельного контроли руемого возмущения, формируемого с помощью блока задания с упреждением на время Йщ запаздывания при реали" зации пробных воздействий во втором исполнительном органе;сигнал У (С) о текущем натурномнзначении контролируемого внешнего воздействия;сигнал Ь ограничения на абсомаксЦлютную величину разности между сигналами о натурном и натурно-модельном контролируемом внешнем воздействии;режимный сигнал с четвертого выхода наборного поля 13, если необходи" мо обеспечить выполнение условия 1,7 вм( ) 7 цР( )Нри выработке сигнала 17 (С) осу,ни ществляются следукнцие операции:формирование сигнала 7 фмй);определение разности И (С) " У"(е)1 и проверка ее на ограничемьксние по величине 6)формирование И"мПри этом И(е) = Ъ 7(й), если выполняется условие /1)7 (С) - Ъ 7/Ад мс)"с . В противном случае формируется сигнали(с) - и" (е) + ь 1 е)1- - ы" (е)1,нм удовлетворяющий ограничению1 (Е) -17 н7макВ этом случае сигнал с третьего выхода блока 7 формирования натурно- модельного контролируемого внешнего воздействия поступает на третий вход блока 8 моделирования и на вход регистратора 11;формирование сигнала 3 И " = У(Е) - У" (Е), который по четвер" тому выходу поступает на второй вход блока 9 расчета натурно-модельного выхода.В блоке 10 Оценивания натурного неконтролируемого внешнего воздействия расчетным путем оценивается возмущение. При этом учитываются:сигнал 17 (С), .поступающий с вто-. рого выхода блока 5 формирования натурных данных;сигнал 0 (Е), поступающий с четвертого выхода блока 5 формирования натурных данных;ходную переменную объекта управления, на выходной сигнал 7," (й) первого модельного контура и на изменение сигнала о натурно-модельном контролируемом внешнем воздействии. Сигнал П,(й) поступает на вход регистратора 11;формирование сигнала Л., ( + )), прогнозируемого на время 7 запаздырвания в первом исполнительном органе значения модельного управляющего воздействия первого модельного контура. Этот сигнал поступает на первый вход блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия;расчет модуля отклонения /У (й) - Б, (г.)/ и Проверка условия /Пнм(й) - У", (1)/ ) Д "м . При выполнении этого условия на вход блока 12 индикации сигнал, включающий световое табло, которое информирует о нарушении ус- . ловия работоспособности модели канала регулирования;формирование сигнала модельного выхода У, первого модельного коимтура У,- УфП- П,(й), который поступает на вход регистратора 11. При выработке сигнала Ум(1) осуществляются следующие операции:формирование сигнала управленияЬ (г) второго модельнОго контура в,(с) - и",(е) -Э,т, -- т,"(с)1, и"ф 1,который поступает на вход регистратора 111формирование сигнала ПИ + "рн)поступающего на второй вход блока 6формирования натурно-модельного уп-равляющего воздействия;расчет модуля отклонения / П (г.) -УИ)( и проверка условия ( Пнм -- П,(1)( Д. При выполнении этогоусловия на вход блока 12 индикациипоступает сигнал, включающий световое табло, которое. информирует, чтонарушено условие работоспособностимодели канала регулирования;формирование сигнала модельноговыхода У (1) второго модельного коимтура по выражению," =-. ц -- 1 Ь),который поступает на вход регистратора 11,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Процедура идентификации натурногообъекта управления, реализуемая спомощью блока 14 анализа пробных воздействий, экстраполятора 15 и блока16 расчета коэффициента передачиобъекта, позволяет повысить точностьработы устройства для моделированиясистем управления в случае дрейфакоэффициента передачи натурногообъекта управления и ориентированана способ формирования экспериментальных данных, основанный на прогнозировании эффектов рабочего управления на выходе объекта и выделенииего реакции на пробные воздействиякак разности между изменениями выхода натурного объекта управления подсуммарным влиянием рабочего управления и пробных воздействий и прогнозированных значений эффектов рабочегоуправления .В блоке 14 анализа пробных воздействий осуществляется текущий анализзначений натурного пробного воздейнствия 3 Бр, сформированного в блоке6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия, с целью распознавания и вьщеления тех его участков, которые близки по форме к ступенчатым воздействиям длительностью,равной интервалу Т эффективной работы прогнозатора, осуществляющегопрогноз изменения значений сигналово действительном выходе 1" натурногоуправления при условии отсутствияпробных воздействий ХБ", и где передих началом имеет место пауза (сигналПО) длительностью не менее длительности переходного процесса объекта управления, приближенно равнойЗТ (фиг. 3) . Величина Т характеризует такой интервал прогноза значенний У, в течение которого точностьпрогнозирования удовлетворяет заданным требованиям эффективной работыустройства для моделирования системуправления в смысле выбранного критерия точности моделирования. Еечисленное значение выбирается в каждом конкретном случае в результатепредварительных исследований,Выходным сигналом блока анализапробных воздействий является сигналЬ, а выходными:сигнал Б, с выхода элемента 23,характеризующий появление сигналаоЬ, отличного от нуля, после паузы40 сигнал Б, фиксирующий, что длительность подачи пробных воздействий, осуществляющейся непрерывно, равна интервалу времени Тн э 5Сигнал 0 с первого выхода блока 6 формирования натурно-модельного управляющего воздействия поступает на вход элемента 17 определения модуля, с выхода которОго подается сигнал 10 на управляющий вход нормально замкнутого ключа 18. Если 0 ЬО, то ключ 18 замыкается и пропускает единичный сигнал от источника 25 постоянного напряжения на вход интегратора 19, который включает с предварительным обнулением. Таким образом, на выходе интегратора 19 формируется сигнал, пропорциональный длительности паузы по каналу передачи сигнала в н011 , который поступает на первый вход компаратора 21, где сравнивается с сигналом ЗТ поступающим от источ" ника 24 постоянного напряжения на второй вход компаратора 21, Сигнал 25 на выходе компаратора 21 появляется только в случае, когда длительность паузы у не меньше длительности переходного процесса регулирующего канала натурного объекта управления, равной ЗТд и подается на первый вход элемента И 23. На второй вход элемента И 23 поступает сигнал с выхода элемента определения модуля . Сигнал на выходе элемента И 23 появляется только тогда, когда на оба его входа35 подаются сигналы, отличные от нуля. Это в свою очередь означает, что в канале передачи сигнала 0 11 после паузы длительностью не меньше ЗТ появляется в момент времени С сигГ нал, отличный от нуля. Выходной сигнал Б (й) элемента 18 поступает одновременно на входы второго интегратора 20, элементов 27 и 28 задержки. 45 Сигнал Б 1(СВ), поступая на вход интегратора 20, включает его с одновременным обнулением, что позволяет сформировать на выходе сигнал, пропорциональный длительности импульса 31, который, поступая на первый вход второго компаратора 22, сравнивается в нем с сигналом, пропорциональным интервалу эффективной работы прогнозатора ТЭ, формируемой с помощью третьего источника 26 постоянного напря 55 жения. Сигнал Б на вьвсоде компаратора 22 появляется только в том случае и в тот момент времени йэй ++ Т , когда текущая длительность импульса а Ь равна значению Т, Выход" ной сигнал Я, (с + ь ) элемента 27 задержки запаздывает по отношению к своему входному сигналу Б (й) на ин 1 тервал времени, равный времни запаздывания в канале регулирования натурного объекта управления и характеризует момент начала реакции на его выходе в ответ на появление пробного воздействия 1 Г Ф О.В блоке 15 экстраполяции осуществляется прогнозирование на интервал времени Т изменений сигнала 7 (С) под влиянием рабочих управленний и внешних контролируемых возмущений при отсутствии пробных воэдей" ствий (Ю = 0),на основе информации о предистории У"(с). При формировании сигнала о прогноэируемом значении 7(1) выхода натурного объекта управления учитываются;сигнал Т (г.) о натурных значениях выхода объекта управления, поступаю- щий с седьмого выхода блока 5 формирования натурных данных;сигнал Б,(1 + с ), поступающий с выхода элемента 27 задержки и харак-. теризующий момент начала реакции на выходе натурного объекта управления в ответ на появление пробного воздействияС"6 0Формирование сигнала У(С) осуществляется следующим образом.Сигнал 7"(1) с седьмого выхода блока 5 формирования натурных данных поступает на вход фильтра 34 нижних частот, выходной сигнал которого, представляющий собой низкочастотную составляющую (тенденцию) изменений сигнала У", поступает на первый вход первого элемента памяти и одновременно на вход днфференциатора 31, выходной сигнал которого, отображающий скорость изменения тенденции сигнала У "(с), поступает на первый вход элемента 30 памяти. Спустя интервал времени, равный времени запаздывания в регулирующем канале натурного объекта управления с, после начала нанесения пробного воздействия(1ф 0), на вторые входы элементов 29 и 30 памяти поступает сигнал Б 1 (р + ь 0 ), в результате чего в элементе 29 памяти запоминания и поддерживается постоянным на выходе сигнал, характеризующий последнее сглаженное значение сигнала У в момент времени