Устройство для оптимального управления объектами второго порядка

8404 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1(51) . 05 В 11/01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ПЬСТВУ ена Ленина и орволюции авиацион рго Орджоникидзе идетельство 17/02, 197 етельство С11/01, 196(54) (57) УСТРО НОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОРЯДКА, содерж но соединенные первый сумматор мент, выход об динен с входом СТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬОБЪЕКТАМИ ВТОРОГОщее последовательбъект управления,и релейный злеекта управления содифференциатора,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(71) Московский ордденаОктябрьской Реный институт им. Се(прототип). о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введены первый масштабный блок, пос ледовательно соединенные второй масштабный блок и второй сумматор и последовательно соединенный третий масштабный блок, блок выделения модуля и умножитель, второй вход которого соединен с. выходом третьего масштабнОго блока, а выход - с третьим входом первого сумматора, выход дифференциатора соединен с входом третьего масштабного блока и через последовательно соединенные первый масштабный блок и второй сумматор с входом обьекта управления, вход дифференциатора - с входом второго масштабного блока, а третий вход второго сумматора соединен с выходом релейного элемента.45 Изобретение относится к системам автоматического управления, оптимальным по быстродействию, и может быть использовано в системах автоматического регулирования, следящих системах, электроприводах и 5 т.д., т.е. во всех случаях, когда объект управления определяется любым нелинейным звеном второго порядка.Известны устройства для оптимального.по быстродействию управления, содержащие релейный элемент, элемент сравнения, дифференциатор и нелинейный преобразователь, реализующий оптимальный алгоритм переключения релейного элемента (.1 3.Недостатком данного устройства является сложность реализации и настройки, низкая точность управления.Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство, содержащее элемент сравнения, релейный элемент, объект дифференциатор и нелинейный преобразователь, который состоит из электроннолучевой трубки, двух фото- датчиков, включенных в мостовую схему и расположенных по разным сторонам светонепроницаемой ширмы, закрепленной с наружной стороны экра-З 0 на и изогнутой по форме оптимальной линии переключения в виде от, - резков (,дуг) логарифмических спиралей, В переходном процессе луч трубки вычерчивает на экране фазовую траекторию, поэтому при пересечении лучом перегородки происходит переключение релейного элемента, чем и обеспечивается оптимальное по быстродействию управление (.23. 40Недостатком известного устройства является низкое быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия в переходном процессе.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные объект управления, первый сумматор, на второй вход которого подается за дающий сигнал, и релейный элемент, выход объекта соединен с входом дифференциатора, дополнительно вводятся первый масштабный блок, последовательно соединенные второй масштабный блок и второй сумматор и последовательно соединенные третий масштабный блок, блок выделения модуля и умножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего масштабного блока, а выход - с 60 третьим входом первого сумматора, выход дифференциатора соединен с входом третьего масштабного блока и через последовательно соединенные первый масштабный, блок и второй сум матор - с входом объекта управления,вход дифференциатора - с входом второго масштабного блока, а третийвход второго сумматора соединен свыходом релейного элемента,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - фазовый портрет процессов управления.Устройство для оптимального управления содержит первый сумматор 1,релейный элемент 2, второй сумматор 3, объект 4 управления, дифференциатор 5, первый масштабный блок 6,второй масштабный блок 7, третиймасштабный блок 8, умножитель 9, блок10 выделения модуля. Выход объекта 4соединен с вычитающим входом первогосумматора 1, выход которого соединенс входом релейного элемента 2. Выходобъекта 4 соединен с входом дифференциатора 5, выход которого через последовательно соединенные третий масштабный блок, блок 10 выделения модуля и умножитель 9 - с третьим входомпервого сумматора 1. Второй вход умножителя.соединен с выходом третьегомасштабного блока. Выход дифференциатора 5 через последовательно соединенные первый масштабный блок б, сумматор 3 соединен с входом объекта.Вход дифференциатора 5 связан свходом второгомасштабного блока 7,выход которого соединен с вторымвходом второго сумматора 3. Третийвход второго сумматора 3 соединенс выходом релейного элемента 2.На фиг. 2 показаны линии пере -ключения и , п, и (и, и , и ) исходного объекта и Ь(Ь ) скорректированного объекта. Сплошной линиейизображена траектория исходногообъекта и пунктирными линиями - траектория движения скорректированного объекта.Устройство работает следующимобразом,Сигналы, поступающие с выходаобъекта 4 на сумматор 3 через масштабный блок 7, а также через дифференциатор 5 и масштабный блок б,образуют две положительные обратные связи - по отклонению и поскорости соответственно, В результате, передаточная функция объекта,которая в общем случае имеет видЬф (р)- юР +ар+сприводится к следующей эквивалентнойпередаточной функции где Ь, а, а - параметры исходного объекта;1078404 Составитель А. Лащевакаревич Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши акто Заказ 96 41 Тираж 842ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен 11 3035, Москва, Ж,ПодписноСССР о комитета й и открыт аушская на 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна/р - оператор дифференцирования.За счет надлежащего выбора коэффициентов передач в блоках 6 и 7Е=а 2/Ь, К 7=а/Ь эквивалентная передаточная функция для любых объектовбудет иметь одно- .пный вид У (р)Экб=Ь/р , для которои закон оптимального управления наиболее простой(квадратичный) и является инвариантным относительно постоянного воздействия р , а перехоцные процессыпротекают Зез перерегулирования ис меньшей длительности. Для скорректированного объекта фазовые траектории состоят из отрезков парабол. Линия переключения ЬЬ состоит из ветвей парабол, проходящих через начало координат. Она определяется уравнением где знак плюс относится к участку Ь,а знак минус - к участку И . Законуправления формируется с помощьюблоков 9, 10 и -сумматора 1,Таким образом, введенные положительные обратные связи по отклонению и по скорости, хотя и оказываютдестабилизирующее действие на исходный объект, однако этот факт имениов сочетании с оптимальным релей 10 ным управлением дает новый положительный эффект по быстродействию.Быстродействие увеличивается в1,5 раза. Упрощается и настройкапредлагаемого устройства, так как15 регулируются только коэффициентыпередачи масштабных блоков. В случае неточной настройки коэффициентов передачи масштабных блоковположительный эффект сохраняетсяв области начальных условий, зависящей от степени рассогласованиянастраиваемых коэффициентов и параметров объекта.