Способ автоматического регулирования

(660 О 20 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.04.79(53) УДК 62-52(088.8) по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобрстсния А. А. Таль, В, И. Лезин и С. А. Моисеев Ордена Ленина институт проблем управления АН ССС1) Заявитель ОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВ 4) СПОСО ект 25 Предлагаемое изобретение относится к области автоматического регулирования и мокет быть применено в системах автоматичсско о регулирования различными объектами с заранее неизвестными и изменяющимися с течением времени характеристиками.Известен способ автоматического регулирования с переменной структурой (СПС), характеризующийся возможностью сущсствования скользягцих гвиксиий, при котор.х параметры переходного процесса нс зависят от изменяющихся парах етров ооъекта регулирования (1.Однако во мнопх системах регулирования, например, пневматических, возможность возникновения скользящего режима исключается, по причине плохих диффсренциаторов и больших инерционностей объекта регулирования, исполнительного механизма и липин связи, что приводит в СПС просто к режиму переключений, в котором параметры переходного процесса, такие как время быстродействия и перерегулироваиис, зависят от параметров объекта регулирования,Наиболее близким по технической сутцности является способ автомагического регулирования, заключающийся в том, что запоминают величину сигнала ра согласоваиия в моменты смены знака произведсш я сшнала рассогласования и его производной с положительного на отрицательный, формируют скачкоооразный сигнал,вг:пиа которого пропорциональна запомпсшнму значеншо сигнала рассогласованияпрп отрицательном произведени сигналарассогласования и сго производной и равна нулю - при положительном, и форми 10 руюг управляогцсс воздействие на объ12.Од:ако этот способ при изменении параметров объекта ргулирования характеризуется сравнительно невысоким быстродействием,Целью изобретения является повышенисбыстродействия и уменьшение перерсгулирования при изхннии параметров объекта регулирования. Поставленная цель достигается тем, что формируют ступенчатый сигнал, .ровень которого скачкообразно изменяют в моменты изменения знака произвдешя сигнала рассогласования и сго производной с отрицательного на положительный, и сохраняют постоянным до следуотцсго изменения, перемножают скачкоооразный и ступенчатый сш.налы, резусьтируощий сигнал вычитают из сигнала рассогласования и уп) с) )Л 51)ОШСС 30.3.СИ(ТБИС фОРМПР ЮТф 11 е(яп 0 1 по,:учп пой разности,11)С;Лсчга)Ы СПОоб МОЕПО П 05 СН)Г Ь па пример у):рав,п)5 Обьсечом второгс) 1.ОР 51,Еа. ( ОГЛс)СПО ПРСДЛс 1 Гс)С)Ой фОР)1 У.С 5 1(зобрссспи 51 Б моменты смсны знакс( про ИЗ 13 СДСНИ 51 Р 2 СС 01 с 2 СОББНИЯ Х И ЕГО ПРОПЗ- водной х с положительного па отрицатель пый запоминают па величину рассогласования х, затем формируют скачкообраз О шяй си(нал /с вслпчппа которого пропор;По:(с 1,1 нна ПОСПсс 1 с 32 По(ПЕПНОс)с ЗН 2- 1( П 1. О Р 2 С (.0 ГЛ 2 СО Б 2 Н И 51 1 Р И 0 1,) И И 11 (.;1 Ш 10)П 1)ОП(3 БЕ;СППП Рс 1 ССОГ,12 СОБЯПИ 51 И Е 0 ПРОИЗБО. Пой и р а 13 на им;110 при полок: с 11- 5 НОМ: О при хх:О йхс при хх-. О, 20пропорциональнагд lг коэффициентсти.Е(ром того, осуществляя управл)иогцсс Боз ейсти с на обьект, дополнительпс формируют ступенчатый сигнал (р, уровень ко. 25 торого сеачкоооразчо изменяют каждый раз прп смене знака произведения рассогласова:игя и его проЗводной на положительный и затем сохраняют постоянным до сг(. 1 у 10 щсГО измспения, В чястности мож но 5;(сняь ступенчатый сигнал на Бслпчи 1, В с Оропм увсли 1 спи 51;1 лп умсньшеПИ 51 П 1)1:с 1 .Г 5 СПГН 2 Л 2 ПЫССТ МЕС 0 фоР- мула; (, (С г) - . (г; ) - ЛР,.) 50 х+ 26 х+ х с,Если дополнительный ступенчатый си - нал (р отсутствует или, Б частном случае, при Л(р==О (ро=1, имеем обычную си тему с пропорциональным смещением равновс сияО при х х)О х + 2 йх + х =- хАф при хх ( О,(2))0В такой системе плоскость параметров й и й разбивается бифуркационными границами так, как это показано на чертеже, Характер процесса в этих областях показан условно на этом же чертеже. Области С 05 гдс ;описанные выше моменты измснс- ПИЯ зпаЕсс .)ОИ:33 СДСНПЯ Нс 1 ПОГОЖИ 1 ЕЛЬ- ый.Д)лс скачкообразный 1 и ступенчатый (р с)Гналь) персм 110 ж 21 от рсзультир) Ощий сигнал Вычитают из сигнала рассогласовашя и управляющее воздействие формируют в Ц)ункции от полученной разности (х / (р) 45ак, в частном случае управляющего воздействия с пропорциональным законом управления, уравнение такой системы (БтоРОГО ПО.)51 Ь:2) ОУДСТ ИМС 1 Ь ВИД ООГБ 1 СЗУЕВ,1121, ,ОГ;с) ИЗОЙРБЖс)ЮГЦая ГОЧКс) фаЗОБОЙ ПЛОСКОСТИ, ПО 1213 3 ктос) 11, П(. БЫХО;Я:3 ЭТ 010 ОСЕГОР с 1 БПОБЬ ВОЗ Бращас(ся на прямую разрыва х=О. В ОбЛаетц В ИЗОбражаЮПая тосЕа, НаОбОрОт, попав Б сектор 11, выходит нз него, псресск 251 Ось Гак, что при сс;альнсйпем ДВижс ппп образуется ана.ог особой точки типастойчивый фокус1-12 пбОЛЕЕ ПрсдПОсЧ(тЕЛЬПЬО С ТОЧКИ Зр- ни я быстродействия и качетва регулированияния является случай, при котором пзооражающая точка внутри сектора 11 двпксГс 51 ппосредстВспно В пача 10 координат. (Исход 51 из этОГО",слОВия 11 построена бифуркационнаярани(2 ВС, разграничивающая области В и С). При неизменных характсрисГиках Ооъскт 2 (при посто нноъ Й) мокно Выорать сеачкоооразный с 11 п(ал (Ве,)ичину К) так, чтооы Об(.спсчить желаемый процесс (Б плоскости параметров точки бифуркационной границы ВС). Для того, чтобы сохранить желаемый характер процесса при изменяющихся параметрах объекта дополнительно Вводится ступенчатый сигнал (р, скачкоооразно изменяющийся при смене знака произведения рассогласования и его производной на полокитсльный, т. е. при выпходс пзображае)щей точки фазовой плоокости из сектора 11, а управляющее воздействие формируется в функции от разности (х 1 (р). Заметим, с)то скачкообразное изменение сигнала (1 может быть различным, Можно, например, Величину (р ,.) Быбра гь постоянной, а знак ес изменять в зависимости от Бели:)ины сигнала рассогласования в моменты смены знака произведения на положительный: если рассогласование отлично от нуля - знак Л(р отрицательный, если равно нулю - положительный. Можно выбрать знак Л(р в зависимости от величины производной рассогласования в моменты смены знака произведения на положительный (если производная равна нулю - знак Л(р (,. отрицательный, в про) ивном случае - положительный). Или, Б отличие от первых двух примеров, Вначале выбирается некоторое достаточно большое значениеи постоянное значение Л(р, и каждый раз значение (р уменьшается на эту величину Л(р), В первый же раз, когда рассогласование станет равным нулю устанавливается последнее, предшествующее этому значению (р, и далее (р уменьшается на величину Л(р,=0,1 Л(р до тех пор, пока вновь рассогласование не станет равным нулО, После этого процесс изменения (р повторяется, но шаг снова уменыпастся на порядок, т, е. выбирается Л(рз = 0,1 ЛГр 2 = 0,01(р, и т. д. Возможны также и другие спосооы изменения стмпенчатого сигнала.Возвращаясь к рассмотренным ранеесистемам 1 и 2, следует отметить, чтоЗаказ 565/14 Изд. Мз 298 Тираж 1014 Подписно НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова, 2 введение ступенчатого сигнала гр приводит как бы к уменьшению эффективного значения коэффициента Й в том случае, если параметры системы Ь и К такие, что соответствующая им точка плоскости парамет ров принадлежит области С, либо к увеличению этого коэффициента, если точка принадлежит области В.В результате для объектов, с изменяющимися в широких пределах параметрами, 10 предлагаемый способ позволяет автоматически корректировать воздействие скачкообразного сигнала на систему регулирования и тем самым достигается возможность увеличения быстродействия и уменьшения 15 перерегулирования,Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования, заключающийся в том, что запоминает ве личину сигнала рассогласования, в моменты смены знака произведения сигнала рассогласования и его производной с положительного на отрицательный, формируют скачкообразный сигнал, величина которого пропорциональна последнему запомненному значению сигнала рассогласования при отрицательном произведении сигнала рассогласования и его производной и равна нулю - при положительном, и формируют управляющее воздействие на объект, о тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения перс- регулирования при изменении параметров объекта регулирования, формируют ступенчатый сигнал, уровень которого скачкообразно изменяют в моменты изменения знака произведения сигнала рассогласования и его производной с отрицательного на положительный и сохраняют постоянным до следующего изменения, перемножают скачкообразный и ступенчатый сигналы, результирующий сигнал вычитают из сигнала рассогласования и управляющее воздействие формируют в функции от полученной разности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Теория систем с переменной структурой. Под ред, С, В. Емельянова. М., Наука, 1970.2. 3. М, Лезина. Исследование одного класса систем с переменной структурой (системы с пропорциональным смещением равновесия) и их использование при автоматизации металлургического производства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.