Устройство для оптимального по быстродействию управления

и 442452 Сова Советских Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 05.09.74. Бюллетень3 05 Ь 111 51) М удорстввииый коми ета Министров СС(53) УДК 621.3(088.8 ао делам нзвбретеии н открытий(1) Заявител осковский ордена Ленина авиационный инстит им, Серго Орджоникидзе54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ УПРАВЛЕНИЯе. Уст. обеспею режи- времени агаемой едаточ Изобретени ойство мож ения оптима а управлен авления ости сер функцияупр скор ная е относится к автомати т быть использовано дл льного по быстродействи ия (т. е. минимального при ограниченной распо вомотора) объектом, пе которого имеет вид+1где К,п - коэффициент усиления объекта;Т - постоянная времени объекта.При этом скорость сервомотора постоянна, и динамика сервомотора определяется уравнением интегрирующего звена.Известны устройства для автоматического управления, содержащие последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель - с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора.Предлагаемоечто оно дополнит устроиство отличается тем, ельно содержит нелинейный преобразователь и второй блок умножения,выход которого подключен ко второму входусумматора, а первый и второй входы - соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразовательк выходу выпрямителя.Это позволяет обеспечить оптимальное побыстродействию управление объектом с передаточной функцией (1) независимо от вариа 10 ций постоянной времени объекта.На чертеже изображена функциональнаясхема устройства,Устройство содержит сумматор 1, релейныйусилитель 2, сервомотор 3, элемент сравнения15 4, задатчик выходной величины 5, измерительвыходной величины объекта 6, дифференциатор 7, выпрямитель 8, блок умножения 9, нелинейный преобразователь 10, измеритель выходной величины сервомотора 11, блок умно 20 жения 12.Устройство работает следующим образом,При подаче управляющего воздействияхзадатчик 5 выдает на элемент сравнения4 электрический сигнал, пропорциональный25 задающему воздействию. Этот сигнал сравнивается с сигналом с измерителя 6. Сигналошибки с элемента сравнения идет на один извходом сумматора 1 и на дифференциатор 7.После дифференцирования, выделения моду 30 ля сигнала в выпрямителе 8 и умножения на+1 и 1+ -К,бК Т( - з 1 Яп:) КобКр КобК,Т( - 81 дла) 0,5 КобКр сигнал с измерителя 6 в блоке умножения 91-: ( - о) сигнал, пропорциональный-- - . по 2 Кр дается на один из входов блока умножения 12, Ко второму входу блока умножения с выпрямителя 8 через нелинейный преобразователь 10 подводится сигнал, пропорциональный значению функции р1, С блока1 КобКр /умножения произведение сигналов пропорциональныхККр " 2 Кридет на второй вход сумматора 1, формирующего функцию переключения+ 2 К " К К (2)где: Кр - постоянная скорость сервомотора, а в=холод х. Поскольку в данном случае выходная величина сервомотораТ- + я - х.и уравнение фазовой траектории на первом интервале управления определяется известным выражениемт- + КобКр т з 1 дпд 1 п,1+ - з 1 дпд +х (4)КобКра также учитывая, что на первом интервалез 1 дпд: - з 1 дп К К: -- з 1 дп, (5)об рто из (3), (4) и (5) следует, чтод - К Т 81 ЯПЯ 1 п 1+К К 81 ЯПДКобКр=К Т з 1 дпа 1 п 1 - . (6)КобКр /Характеристика нелинейного преобразоваоРопределяется выражением КобКр/"(., ) =ТоТо - КобКрТ (о 1 ЯП к) 1 П 1 +об р Подставив выражения для Р и о в выражение алгоритма переключения (2), получим, что функция переключения Й -- " + ТКобКрТ (ЙКП =) 1 П 1 + К К(8) с точностью до постоянного множителя КобКрТ СОВПаДаЕт С ИЗВЕСтНОй ОПМИтаЛЬНОй, В смысле времени, функцией переключения. Таким образом, алгоритм (2) обеспечивает оптимальное по быстродействию управление, причем, так как для его реализации не требуется априорной информации о значении постоянной времени Т объекта 13, оптимальное управление гарантируется при лютых вариациях параметра Т.Ссрвомотор, включенный релейным усилителем, двигаясь в зависимости от знака входного сигнала д в ту или иную сторону с постоянной скоростью, перемещает орган управления, воздействующий на объект. Объект управления изменяет значение своей выходной (регулируемой) координаты, В момент, когда регулируемая координата достигает значения х=хо,;, сигнал с элемента сравнения становится равным нулю. Сигнал на входе в релейный элемент также становится нулевым, сервомотор отключается, и объект останавливается. Предмет изобретения Устройство для оптимального по быстродействию управления, содержащее последовательно соединенные сумматор, релейный усилитель, сервомотор и измеритель его выходной величины, а также измеритель и задатчик регулируемой величины, выходы которых подсоединены ко входам элемента сравнения, выход которого связан с первым входом сумматора и через последовательно соединенные дифференциатор и выпрямитель - с первым входом блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя выходной величины сервомотора, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью обеспечения минимального времени регулирования инерционным объектом первого порядка при вариациях его постоянной времени, оно содержит нелинейный преобразователь и второй блок умножения, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый и второй входы - соответственно к выходу первого блока умножения и через нелинейный преобразователь к выходу выпрямителя.Ссстави слв 3. Маркова Техред В, Рыбакова Редактор Б. Федотов Корректор Л. Котова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1515/6 Изд. М 465 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5