Способ самонастройки коэффициента усиления нелинейного регулятора

О П И С А Н И Е 248815ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соаетсхиз Социалистическиз РеспуолинК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваКл. 21 с, 46/51229983/18-24) Заявлено 01 ЛЧ.1968 ( с присоединением зая ПриоритетОпубликовано 18,ЧН. Дата опубликования вки итет по дела иаооретений и открытийпри Совете Министров 621.396.662.6Авторыизобретения Д, Бурдин и Г. П, Лосе витель ОСОБ САМОНАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОГО РЕГУЛЯТОРА2возмущающее воздействи еременные коэффициенть М(1) 6(1), с,Исполни5 ьныи орган 5=сх+х,де: О Данное изобретение относится к областиавтоматического управления.Известные способы самонастройки коэффициента усиления регулятора в системе с переменной структурой не обеспечивают высокойпомехозащищенности системы при нелинейном регуляторе.Предложенныи способ позволяет увеличитьзапас устойчивости системы с переменнымипараметрами при обеспечении ее помехозащищенности.Это достигается за счет того, что фиксируют момент начала возникновения скользящего режима по наличию сигнала на выходеизбирательного фильтра, настроенного на егочастоту, измеряют продолжительность этогорежима, уменьшают коэффициент усилениярегулятора при достижении минимально допустимои продолжителвности режима и увеличивают коэффициент усиления с ростомпродолжительности скользящего режима домомента срыва режима, причем формируюткаждое новое значение коэффициента усиления пропорционально его предыдущему значению.Объект управления описывается дифференциальным уравнениемх=с,(1) х+6 (1) б=М(1),г х - сигнал на выходе объекта управления,+й =Кио УНа фиг. 1 изображена структурная схема системы с переменными, параметрами, где показаны объект управления 1, диффереицирующий контур 2, релейный элемент 3, усилитель 4, исполнительный орган 5, фильтр обратной связи б, блок самонастройки 7, блок вычисления модуля сигнала 8, постоянная времени исполнительного органа Ти коэффициент пропорциональности Ки соответственно, входной и выходной сигналы исполнительного органа о, К сигналы о, о на выходе блоков 2, б, сигнал о на входе блока 3.Построение управления с линией переключения вида где с - некоторая постоянная, практически невозможно, так как получение чистых производных затруднительно, и, кроме того, в системе при действии возмущений М появляются автоколебания, которые существенно ухуд. шают динамику системы, что, в свою очередь, объясняется, невыполнением условий скользящего режима при действии возмущений, 24881555 60 65 3Поэтому основной контур управления строится по принципу коммутируемых фильтров.Нелинейное корректирующее звено, состоящее из звеньев 2, 3, б и 8, реализует закон управления вида:у= Х)81 дПо; а =о - оа,а,+ о= а,(Т 1 х+ х)Та +о =К 1 у=КсУ где а а ТТ К 1 - постоянные коэффициенты,К, - переменный коэффициент, вычисляемый блоком самонастройки.Как следует из приведенных уравнений, информация о сигнале ошибки и ее производной может быть получена с помощью обычного дифференцирующего контура 2 на ЯС-элементах.В системе с таким законом управления на фазовой плоскости х=х, и х=х, существует сектор скользящего режима, ограничений двумя прямыми А, и А (см. фиг, 2).Параметры нелинейного корректирующего звена выбираются так, чтобы прямая А, была расположена выше оси ординат Х,. При таком выборе прямой А, в системе исключается возможность срыва скользящего режима в установившемся состоянии при действии возмущении М, а в переходных процессах существует частично скльзящий режим.Хотя при этом возможно более чем одно перерегулированиено это, в некоторой степени, компенсируется повышенной быстротой затухания процесса,При увеличении коэффициента усиления объекта Ь фазовые траектории системы претерпевают такое изменение, что время движения в скользящем режиме уменьшается.Фазовые траектории для системы (фиг. 1) без блока самонастройки показаны на фиг. 2, где через 1, обозначено время начала скользящего режима при о=6, а 1 - время срыва (конца) скользящего режима, а г и Я - время начала и конца скользящего режима при 6=6,; при 6(6,. Как видно при д=Ь 1 =Я, т. е, в системе происходит лишь одно переключение.Между временем существования скользящего режима 4 с =1 - 11 и коэффициентом о существует определенная зависимость, Для улучшения динамических качеств системы в зависимости от Тследует изменять не прямые А, и А, а коэффициент усиления усилителя 4 после блока 8, т, е. коэффициент Кс.В блоке 7 производится фиксация времени 11 и 1,. В момент 1 производится вычисление времени существования скользящего режима Ти если оно оказывается меньше заданной величины Т,"д", то производится уменьшение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4коэффициента К что приводит к уменьшению общего коэффициента в системе.Однако в процессе работы системы может появиться необходимость увеличения коэффициента К, (при уменьшении 6), Поэтому в блоке 7 предусмотрена возможность увелигчние К,. С этой целью в этом блоке в момент 1 включается контроль длительности текущего времени существования скользящего режима Т . Как только Т достигает некоторой заданной величины Т" производится увеличение К а контроль текущего времени существования скользящего режима продолжается. Если Тдостигает новой заданной величины Т" (Тс")Тс), то снова происходитс, с, сувеличение К, и т. д. до появления срыва скользящего режима,При изменении параметров объекта блок самонастройки в процессе работы поддерживает время существования скользящего режима в определенных пределах, т, е.Т, е Т" - Ти".При этом в системе поддерживается примерно постоянное значение общего коэффициента усиления, что расширяет запасы устойчивости, а также обеспечивает определенные постоянные динамические и статические характеристики системы.Чомент возникновения и срыва скользящего режима может фиксироваться по появлению напряжения на выходе линейного фильтра, настроенного на частоты скользящего режима.Изменение времени Т, и Т, а также необходимые логические операции по сравнению могут быть выполнены на импульсных логических элементах.Для улучшения динамики процесса адаптации коэффициент Кс изменяется пропорционально предыдущему значению. Например, если необходимо уменьшить Кс, то берется его предыдущее значение и умножается иа постоянный коэффициент а,(1, Таким образом, каждый раз Кс будет уменьшаться на одно и то же количество процентов от,предыдущего значения. Так же работает блок адаптации при увеличении Кс. В этом случае предыдущее значение К, умножается на постоянный коэффициент а,)1,Предмет изобретения Способ самонастройки коэффициента усиления нелинейного регулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения запаса устойчивости,системы с переменными параметрами при обеспечении ее помехозащищенности, фиксируют момент начала возникновения скользящего режима по наличию сигнала на выходе избирательного фильтра, настроенного на его частоту, измеряют продолжительность этого режима, уменьшают коэффициент усиления регулятора при достижении минимально допустимой продолжительности режима и248815 юг. 1 увеличивают коэффициент усиления с ростом продолжительности скользящего режима до момента срыва режима, причем формируют каждое новое значение коэффициента усиления пропорционально его предыдущему значению.