Адаптивное устройство для регулирования объектов с запаздыванием

(19) 5 В 13/02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Вкала ъ и(72) В. И. Соловьев, В. П. Авдеев, , целью повышения точности регулироваН. П, Лаушкин, В, В. Лопатин, ния, в него введены задатчик, после- . Л. П, Мышляев и А. П. Горовой .довательно включенные второй фильтр(71) Сибирский ордена Трудового низкой частоты, третий блок сравнеКрасного Знамени металлургический ния, третий фильтр низкой частоты, институт им. Серго Орджоникидзе второй экстраполятор, ограничитель,(53) 62-50. (088. 8) второй исполнительный орган и сум(56) 1. Гурецкий Х, Анализ и синтез матор, последовательно включенныесистем управления с запаздыванием. блок определения модуля, масштабиру- М., "Машиностроение", 1974, с. 214- .ющий. блок и четвертый блок сравнения,215. : второй вход которого соединен с вы 2, Авторское с Р ходом задатчика, а выход - с вторым , 9 699490, кл. О 0 входом ограничителя, выход второго (прототип), блока сравнения соединен с вторым, э :(54)(57) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ .входом третьего блока сравнения и 1 РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЬЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВА-входом второго фильтра низкой часто- .НИЕМ, содержащее первый экстраполя-ты, выход которого подключен черезтор и последовательно соединенные . первый экстраполятор к входу блока Спервый блок сравнения, первый фильтр бпределения модуля, выход первогонизкой частоты, обратную модель -исполнительного органа соединен собъекта и второй блок сравнения, вторым входом сумматора, подключенвторой вход которого соединен с вы- :ного своим выходом к входу блока зходом блока задержки, выход первого , держки, СР видетельство ССС 5 В 13/02, 1978Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для управ-. ления общетехническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконт ролируемйх возмущений с существенно нестационарными статистическими свойствами.Динамика объекта по каналам регулирования описывается передаточной 10 функциейч(р),- Ргде Е - коэфФициент передачикТ - постоянная времени инерции;С - время чистого запаздывания.Исполнительный блок содержит два исполнительных органа, один из которых является более быстродействующим, 20 но с меньшим диапазоном действия, чем у медленнодействующего исполнительного органа. Время запаздывания . и коэффициенты передачи исполнительных органов одинаковые. Примером 5 такого рода объектов могут служить некоторые агрегаты прокатного произ-. водства.Для обеспечения инвариантности регулируемой координаты от внешних сил известен регулятор, содержащий последовательно включенные первый блок сравнения, обратную модель объекта без учета запаздывания, второй блок сравнения и блок задержки, ,выход которого соединен с вторым входом второго блока задержки 1 3Однако этот регулятор не обеспечивает высокой точности регулирова-ния.при действии высокочастотных возмущений.40Наиболее близким к изобретению по технической сущности является адаптивное устройство, содержащее, первый экстраполятор и последовательно соединенные первый блок срав-. 4 нения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель. объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, выход первого экстраполятора подклю- О чен к входу первого исполнительногб органа. При работе устройства сигнал об ошибке регулирования с выхода первого блока сравнения поступает на Фильтр низкой частоты, где подавляется высокочастотная измеритель- ная поиеха, а затем на обратную мо дель объекта без учета запаздывания. Выходной сигнал обратной модели объекта вычитается во втором блоке сравнения из выходного сигнала блока Ю задержки о величине управляющего воздействиязадержанного на интер-. вал времени запаздывания, в результате чего получается сигнал о запаздывающей оценке идеального управления. 5 Этот сигнал экстраполируется на предстоящий момент управления и подается на исполнительный орган, 2 .Недостаток известного регулятора заключается в низкой точности регулирования из-за.низкого быстродействия исполнительного органа.Целью изобретения является повышение точности регулирования.Поставленная цельдостигается тем, что в регулятор, содержащий первый экстраполятор, последовательно включенные первый блок сравнения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, выход экстраполятора подключен к входу первого исполнительного органа, введены задатчик, последовательно включенныевторой фильтр низкой частоты, тре-тий блок сравнения, третий фильтрнизкой .частоты, второй экстраполятор, ограничитель, второй исполнительный орган и сумматор, последовательно включенные блок определения модуля, масштабирующий блок ичетвертый блок сравнения, второйвход которого соединен с выходомзадатчика, а выход - с вторым входомограничителя, выход второго блокасравнения соединен с вторым входомтретьего блока сравнения и входомвторого фильтра низкой частоты, вы-ход которого подключен через первыйэкстраполятор к входу блока определения модуля, выход первого исполнительного органа соединен с вторымвходом сумматора, подключенного сво-им выходом к входу блока задержки.В предлагаемом адаптивном устрой"стве сигнал об оценке идеальногоуправляющего воздействия расщепляется на низко- и высокочастотную:составляющие, которые экстраполируютсяи направляются на реализацию соответственно в медленно- и быстродей-.ствующий исполнителъные органы.В результате повышается точностьрегулирования. Кроме того, адаптируется эона ограничения сигнала овысокочастотном управляющем воздействии в зависимости от величины сигнала о низкочастотном управляющемвоздействии, что дает возможностьограничивать ресурсы на управление.На чертеже приведена блок-схема,предлагаемого. устройства,Адаптивное устройство для регулирования объектов с запаздываниемсодержит первый блок 1 сравнения,первый Фильтр 2 низкой частоты, обратную модель 3 объекта, второйблок 4. сравнения, второй Фильтр 5низкой частоты, первый .экстраполятор б, первый исполнительный орган 7,блок 8 определения модуля, масштабирующий блок 9, четвертый блок 101043594сравнения, задатчик 11, третий блок Сигнал о 01 расщепляется на низ- , 12 сравнения, третий фильтр 13 ниэ- ко- и высокочастотную составляющие. ,кой частоты, второй зкстраполятор 14, Для этого сигнал о 0 14 поступает наограничитель 15, второй исполнитель- второй фильтр 5 низкой частоты, выный орган 16, блдк 17 задержки, сум- ходной сигнал которого является сигматор 18:, 5 налом о низкочастотной составляющейфильтры низкой частоты реализова-, ОО и вычитается в третьем блоке 12ны, например, в виде последовательно сравнения иэ сигнала о 0 . Выходвключенных блока сравнения, ограни- ной сигнал третьего блока 12 сравнечителя и интегратора, выход которого, ния сглаживается в третьем фильтресоединен. с вторым входом блока срав О 13 низкой частоты, настройки которонения, В качестве экстраполяторов взя-, . го выбираются так, что его инерционты, в частности, реальные форснру- ; ность соотносится .с инерционностьюющие. звенья. второго фильтра 5 низкой частоты такНа чертеже обозначено у(с) - сиг- же, как инерционности первого 7 инал о выходной переменной объекта :.15 второго 16 исполнительных органов.управления в с-ый момент времени)Выходной сигнал второго фильтрау"(й) - сигнал о заданном значений5 низкой частоты экстраполируетсявыходной переменной объекта управлеч, на интервал времени ь первым экстра.вия 0.,(с) и О (с) - первое и вто- полятором .6 и поступает для реализа-.рое управляющие воздействия. , 4 : ции в первый исполнительный орган 7.2 О Выходной сигнал третьего фиЛьтра 13Адаптивное устройство для регу-; низкой частоты у высокочастотнойлирования объектов с запаздыванием , составляющей О экстраполируется .работает следующим образом. : . вторым экстраполятором 14 й поступаСигнал у(й) о выходной перемен- . ет через ограничитель 15 на реалиэаной объекта управления поступает . . . .цию во второй. исполнительный орган 16. . на первый блок 1 сравнения,- где иэ .:.Ограничитель 15 представляет,. на-него вычитается. сигнал уф(с) о эа- ." . пример, усилитель с насыщением, эонаданном значении, Высокочастотные ,.;-насыщения о" которого адаптируетсяизмерительные помехи выходного сиг;., по выражениюнала первого блока 1 сравнения по-, ЗО 8(с),ао" а.,10., .давляются первым. Фильтром 2 низкой, , в котором Оэ(с) - выходной сигналчастоты. Сигнал с выхода первого .первого экстрапо-;фильтра 2 низкой частоты идетна. . лятораобратную модель 3 объекта без учета. а , а- постоянвые коэффизапаздывания," в частности на пропор.-:.3 . циенты,ционально-дифференцирующее звеноНа выходе обратной модели 3 объекта: Для реализации этого выраженияз получается сигнал о корректировке .,-выходной сигнал Опервого экстрапоуправляющего воздействия, который ; лятора 6 поступает через блок 8 опвычитается во втором блоке 4, сравие. 4 О Ределениямодуля на масютабирующий ния из выходного сигнала блока: 17, . : блок 9, в котором Умножается на коэадержки о суммарном управляющем . эффициент а далее вычитается в воздействии в момент времени (й -: ) четвертом блоке 10 сравнения иэ сиг.- В результате на выходе второго бло- нала об 4 О с выхода:задатчика и идетка 4 сравнения получается сигнал, на второй вход ограничителя 15. О" о запаздывающей оценке идеально-.": Сигналы об управляющих воэдействи- .45го управляющего воздействия , ях первого 7 и второго 16 исполни-тельных органов алгебраически суммируются в сумматоре 18 и подаются0 (е - ь)0(е - С) Г (у(е) . в ;- на блок 17 задержки, где задержива-,-у ,=а . .: ;:50 ются на.интервал времени запаздывания.где 0(с - ). - Фактически релиэо- .. Введение новых блоков и связейсуммаРное Уп .,:позволяет увеличить точность: регули-РавлЯющее воэдействйЕф рования в среднем на 10 В и плучитьГ .3 . - математический бпе. . 55экономический эффект околоратор обратной моДе%: 500 тыс.руб. в год при применениили канала регулирова- предлагаемого устройства в прокатвания без учета эапаэ- ном производстве металлургического,дыванйя. . : :. завода.ВНИИПИ Заказ 7335/49 ТИраж 874. Подписноет ттвевввт тт еетвевввветттветеетттввт тетаетвватт Филиал ППП "Патентф,г.Ужгород,ул.Проектная,4