Система управления нелинейным объектом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 1)5 6 ЕТЕН ЗОБ ОПИ стемам авет быть исительной и сти. Цель тва регули- едовательзменения й, блок (5) ия, суммаОО 10 дифференци дифференциро ака: 12 ошибки образом. яется отируемойия хзад. формируютсящего сигналаиональная, фо тр ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 970319, кл. 0 05 В 13/02, 1981,Авторское свидетельство СССРВ 705417, кл, 6 05 В 11/00, 1977,(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕЛИНЕИ НЫМ ОБЬЕКТОМ(57) Изобретение относится к ситоматического управления и можпользовано в химической, страдругих отраслях промышленноизобретения - повышение кэчесрования, Система содержит послно соединенные блок (8) ипропорциональной составляюще пропорционального регулирован Изобретение относится к системам ав- томатического управления и может быть использовано для технологических процессов в химической, строительной и других отраслях промышленности,Целью изобретения является повышение качества регулирования.На чертеже представлена блок-схема системы управления,Система содержит объект 1 управления, исполнительный блок 2, блок 3 сравнения, сумматор 4; блоки: 5 пропорционального, 6 интегрального и 7 дифференциального регулирования; блоки изменения: 8 пропорцио.Ы 2, 1833834 тор (4), исполнительный блок (2), объект (1) управления, блок (3) сравнения, выход которого соединен с входами блока (11) дифференцирования, блока (5) пропорционального регулирования и блока (6) интегрального регулирования, второй вход которого соединен с выходом блока (9) изменения интегральной составляющей, Система также содержит блок (12) анализа знака ошибки и последовательно соединенные блок (13) анализа знака производной ошибки, блок (10) изменения дифференциальной составляющей и блок (7) дифференциального регулирования, связанный выходом с одним из входов сумматора (4) и входом - с выходом блока (11) дифференцирования и входом блока (13) анализа знака производной ошибки, а блок (12) анализа знака ошибки связан входом с блоком (3) сравнения и выходом - с входами блока (8) изменения пропорциональной составляющей и блока (9) изменения интегральной составляющей, 1 ил 1 табл. нальной, 9 интегральной иальной составляющей; блоквания 11 и блоки анализа зни 13 производной ошибки,Система работает следующиВ блоке 3 сравнения опредклонение текущего значения репеременной х от заданного значт, е, ошибка регулирования:Е= хзад хПо сигналу ошибкисоставляющие управляю1) 0) = К 1 е- пропорцруемая блоком 5;(4) 50 55 12) Ог =Кг е й - интегральная, форми 1 оруемая блоком 6:3) Оз = Кз г - дифференциальная, формируемая блоком 7 по сигналу производной ошибки от блока 11,После определения в сумматоре 6 управляющий сигнал подается на объект 1 управления через исполнительный блок 2,Блок 12 осуществляет анализ знака ошибки и передает соответствующий сигнал блокам 8 и 9.Блок 8 корректирует значение коэффициента пропорциональной составляющей следующим образом: К 1, если е) 01К 1=К 1, если я О Блок 9 аналогично корректирует значение коэффициента интегральной составляющей; Кг, если я)0Кг= Кг, если бО Блок 13 осуществляет анализ производной знака ошибки и передает соответствующий сигнал блоку 10.Блок 10 корректирует значение коэффициента дифференциальной составляющей следующим образом; Кз, если е) 0Кз= Кз, если к 0 Использование предлагаемой системы эффективно для объектов, у которых коэффициент усиления в значительной степени зависит от направления изменения (знака производной) управляющего воздействия, Пусть; Коб, ЕСли 00Коб = Коб , если О0 Примем для определенности, что, Для этого случая имеют место следующие соотношения коэффициентов из выражений (2), (3), (4): К 1 К 1:Кг Кг;Кз Кз (6) Предлагаемый выбор коэффициентов регулирования обеспечивает более интенсивное воздействие на объект при бО, еО, т. е. когда объект менее чувствителен к управляющему воздействию. И наоборот,5 10 15 20 35 40 45 9при кО, с0 система оказывает менее интенсивное воздействие на обьект,Для сравнения работы предлагаемой системы и прототипа рассмотрим в качестве объекта управления колонну окисления гудрона кислородом воздуха; целевым продуктом колонны является битум для производства дорожных покрытий. Характерной особенностью процесса является то, что температура в колонне окисления интенсивно растет при увеличении расхода воздуха и медленно снижается - при уменьшении расхода воздуха.Наиболее характерными показателями качества регулирования температуры в окислительной колонне являются:эффективность отработки нового задания на температуру;максимальное отклонение температуры от задания в режиме стабилизации.Пусть канал регулирования температуры подачей воздуха описывается передаточной функциейКоб ЕТЯ +1где Т = 180 с;т=35 с;1,15 при О) 010,68 при Ц 0(Коб - в относительных единицах по шкале приборов).Оценка качества регулирования температуры осуществлялась для объекта (7) путем моделирования на ЭВМ,При скачкообразном изменении задания на температуру в колонне (+15 и -10 от установившегося значения 210 С), достигаются показатели. приведенные в таблице.Предварительные испытания предлагаемой системы путем моделирования на ЭВМ и оценка эффективности системы были осуществлены в Воронежском ОКБА, прошли успешно и подтвердили эффективность системы. Испытания показали, что для нелинейных объектов, характеризующихся существенным изменением коэффициента усиления в зависимости от знака производной управляющего воздействия, предлагаемое техническое решение позволяет значительно повысить, по сравнению с прототипом и базовым объектом, качество регулирования;уменьшается почти в 2 раза время регулирования и в 1,6 - 1,8 раза - максимальная амплитуда перерегулирования, обеспечивается высокая степень стабилизации заданного режима.1833834 Значения показателей при скачкообразном изменении звания на темпе атНаименование показателей П ототип П е лагаемая система Возм . + 15 Воэм . - 10 Возмущ. - 10 Возм . + 15 О Максимальная амплитуда переходного процесса (по модулю)Время регулирования (довхождения температуры в зону ".2 )Настроечные коэффициенты:П-составляющая 4,3 3,1 3,6 о 396 сек 645 сек 412 сек 270 сек К 12 = 6,9 К 1 = 11,8 К 21 = 0,077К 2 =0147Кз =52,2 Кз =88 Кп=38 Кп =5,1 Ки = 0,036 Ки = 0,065 И-составляющаян Д-составляющая Составитель В.ТучинскийТехред М.Моргентал Корректор О.Мандзич Редактор Заказ 2685 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, ужгород, ул.Гагарина, 101 Применительно к установкам получения битума система позволяет выдерживать необходимый температурный режим окисления гудрона, что исключает брак и гарантирует требуемое качество битума. В конечном итоге, обеспечивается экономия сырья (гудрона) в количестве не менее 10- 15, что для установки мощностью 16000 ТОНН В ГОД ДдСТ ЭКОНОМИЮ:Э = Рс х Сс х Цс х А = 1,25 х 0 1 х 35 хх 16000 = 70000 руб,где Р - расходная норма по сырью, т/т;Сс - снижение расходной нормы по сырью;Цс - цена сырья, руб/т;А - производительность установки.Формула изобретения Система управления нелинейным объектом, содержащая последовательно соединенные блок изменения пропорциональной составляющей, блок пропорционального регулирования, сумматор, исполнительный блок, объект управления, блок сравнения, выход которого соединен с входами блока дифференцирования, блоков пропорционального и интегрального регулирования, 5 второй вход последнего из которых соединен с выходом блока изменения интегральной составляющей, отл и ч а ю ща яс я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности системы, в нее введены блок ана лиза знака ошибки и последовательно соединенные блок анализа знака производной ошибки, блок изменения дифференциальной составляющей и блок дифференциального регулирования, связанный выходом с 15 третьим входом сумматора и входом с выходом блока дифференцирования и входом блока анализа знака производной ошибки, а блок анализа знака ошибки связан с входом блоком сравнения и выходом - с входа ми блока изменения пропорциональнойсоставляющей и блока изменения интегральной составляющей,