Система оптимального управления объектами второго порядка

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ( Зсю С 05 В 13/02 МИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИ ГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ ИЭ В 4 М иФ.;1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 24 лейный элемент,стройство, объект ыи сумматор, сполнительно ок, пе АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56) 1, Авторское свидетельство СССУ 824140, кл. С 05 В 13/02, 1980,2. Куропаткин П.В. Оптимальныеи адаптивные системы. М., "Высшаяшкола", 1980, с. 184 (прототип).(54)(57) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА,содержащая последовательно соединенные блок выделениЯ модуля, блокперемножения, масштабный бл р управления и дифференциатор, входкоторого соединен с вторым входомпервого сумматора, третий вход которого подключен к первому выходузадатчика, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью расширения функ-.циональных возможностей системы,она содержит второй и третий сумматоры, первые входы которых соединены с вторым выходом задатчика,а вторые входы - с выходом дифференциатора, а выходы соответственно -с входом блока вьщеления модуля ивторым входом блока перемножения.094021 Бх,х)=х-х + - хх3 2 В 1Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке оптимальных по быстродействию систем управления линейными объектами второго порядка, представляющими звенья двойного интегрирования, в частности для управления движением летательных аппаратов.Известны системы оптимального управления объектами второго порядка, имеющие в своем составе одну или несколько моделей объекта управления Г 1 3 В таких устройствах синтез управления осуществляется на основе решения задачи управления с помощью модели.Однако такие системы достаточно сложны и при их практической реализации возникают значительные технические трудности.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является замкнутая оптимальная по быстродействию система управления 2 , содержащая последовательно соединенные блок выделения модуля, блок перемножения, масштабный блок,сумматор, репейный элемент, исполнительное устройство, объект управления и дифференциатор, выход ко" торого соединен с вторым входом блока перемножения и входом блока выделения модуля, а вход - с вторым входом сумматора, третий вход кото" рого соединен с выходом задатчика. Таким образом, на входе релейного элемента формируется сигнал вида где х,х - сигналы, пропорциональные соответственно выходной координате объекта и ее производной;х, - сигнал с выхода задатчика а на входе исполнительного устройст- ва(Х) -1 при Б(х,х) ( О . Данная система обеспечивает оптимальный по быстродействию период ,объекта из любого начального фазового состояния (х, х) в состояние с заданной координатой х, при условии х, = О, т.е. при устойчивом заданном конечном фазовом состоянии. Такое управление по ошибке используется во всех следующих системах.Однако на практике встречаются5 задачи управления с более широкойобластью задания конечного фазовогосостояния объекта, т.е, при хзО,Известная система такую задачууправления не может выполнить,10 Целью изобретения является расширение функциональных возможностейсистемы, т,е. обеспечение оптимального по быстродействию переводаобъекта из любого начального фазо 5 вого состояния в любое заданноепри х, 10.Поставленная цель достигаетсятем, что система содержит второйи третий сумматоры, первые входы20 которых соединены с вторым выходомзадатчика, а вторые входы - с выходом дифференциатора, а выходы соответственно - с входом блока выделения модуля и вторым входомблока перемножения.На фиг.1 представлена функциональная схема системы оптимальногоуправления объектами второго порядка; на фиг.2 - пример движения30 изображающей точки на фазовойплоскости О х х, поясняющий работусистемы.Система содержит последовательносоединенные блок 1 выделения модуля,блок 2 перемножения, масштабный блок3, первый сумматор 4, релейный элемент 5, исполнительное устройство6, объект 7 управления и дифференциатор 8, вход которого соединен с40 вторым входом первого сумматора 4,третий вход которого подключен к первому выходу задатчика 9, второй выход которого подключен к первымвходам второго 10 и третьего 11 сум 45 маторов, вторые входы которых соединены с выходом дифференциатора 8, авыходы соответственно - с входомблока 1 выделения модулятора и вторым. входом блока 2 перемножения.50Предлагаемая система работаетследующим образом.С выходов задатчика 9 сигналы,соответствующие заданным значениямфазовых координат х ,х , поступают55зф зсоответственно на третий вход первого сумматора 4 и первые входы второго 10 и третьего 11 сумматоров.Текущее значение координаты х сФФГ.каэ 3421/38 раж 842 писное Патент", г.ужгород, ул.Проектная,3выхода объекта 7 поступает на второй вход первого сумматора 4 и через дифференциатор 8 на вторые входы второго 10 и третьего 11 сумматоров, на выходах которых формируется соответственно разность и сумма значе" ний сигналов х и х,. Сигнал с выхода второго сумматора 10 через блок 1 выделения модуля поступает на первый вход блока 2 перемножения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего сумматора 11. Сигнал с выхода блока 2 перемножения через масштабный блок 3 с коэф" фициентом 1/2 Ь, определяемым эффективностью исполнительного устройства 6, поступает на первый вход первого сумматора 4. Таким образом, на вход релейного элемента 5 с выхода первого сумматора 4 подается сигнал 8(х,х), определяемый следующей аналитической зависимостью Равенство нулю правой части выражения (3) соответствует линии переключения знака сигнала управления ПГБ(х,х)Д, Формируемого на выходе релейного элемента 5 в соответствии с законом вида (2) .В примере на фиг.2 заданное конечное Фазовое состояние соответствует точке 8 (хх,) на фазовой плоскости Охх, Линия переключения знака сигнала управления будет иметь 094021 4вид кривой АЬС деляшей Фаз овуюплоскость на две части и состоящейиз двух кусков парабол, соответствующих фаэовым траекториям движения 5изображающей точки в заданное конеч"ное состояние. Если в начальный момент фаэовые координаты объекта 7управления соответствуют точкеЭ(х ,х ) на фазовой плоскости Оххнф(фиг.2, то выполняется условие8(х,х) ( 0 и в соответствии с выражением (2) под действием управленияП = +1 изображающая точка по траектории, показанной штриховой линией,достигнет линии переключения знакауправления ЯВС . Справа от этойлинии 8(х,х) ) О, поэтому согласновыражению (2) знак управляющегосигнала изменится на противоположный (П = -1). Под действием этогоуправления изображающая точка потраектории близкой к линии ЛЬдостигнет точки В (хх,). Близость,траектории к линии А 8 определяетсязоной нечувствительности релейногоэлемента 5.Положительный эффект от использо"вания предлагаемого техническогорешения по сравнению с известнымизаключается в расширении функциональных возможностей, поскольку впредлагаемой системе в качестве конечного состояния объекта управленияможет быть задана точка Фазовойплоскости с любыми координатами, втом числе и при х, Ф О.