Регулятор

Союз Советских Соцнаннстнчесннх Рестптблнн(6) Дополнительное к ввт. сеид-ву(22) Заявлено 046280 (21) 2877791/18-24с присоединением заявки ЙВ(5)М. Кл.з 6 05 В 13/02 Государствеиаыа комитет СССР яо яеаам азобретеаяа я открнтай(54) РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированиюи может быть использовано для построения систем управления техническимиобъектами, содержащими значительныезапаздывания и подверженными влияниюнеконтролируемых возмущений.Предполагается, что динамика объекта по каналам регулирования описывается передаточной Функцией,М (р) = -еМ(р) фв которой 1(р) и М(р) - полиномы отР, степень полинома Ь(р) не превышает степень полинома И(р) причем полиьном М(р) выше первого порядка; Гвремя запаздывания,Характеристики внешних воздействийзначительно изменяются на интервалевремени длительностью Х. Задача управ.ления заключается в обеспечении инвариантности регулируемой координатыот внешних сил.Известны регуляторы Смига и Ресви" 2ка с косвенным измерением возмущений,которые используются для регулирования описанных объектов. В частности,регулятор Ресвика содержит последовательно соединенные первое звено сравнения, обратную модель объекта без 2запаздывания и второе звено сравнения, а, также звено задержки, вход которого соединен с выходом второго звена сравнения, а выход - со вторым его входом. Такие регуляторы не обеспечивают высокого качества регулирования при действиивысокочастотных помех и наличия ошибок реализации и измерения управлений 11).Наиболее близким к предлаг аемому является регулятор, содержащий первое звено сравнения, Фильтр низкой частоты включающий третье звено сравнения, усйлитель с насыщением и интегратор, обратную модель объекта без запаздывания, в частности, пропорционально-диФФеренцирующее звено, второе звено сравнения, зкстраполятор и звено задержки. На первый вход первого звена сравнения подается измеряемый сигнал регулируемой координаты, на второй вход - заданный сигнал, выход первого звена сравнения подключен к первому входу третьего звена сравнения, ко вто Рому входу которого подсоединен выход интегратора, на вход которого через усилитель с насыщением подключен .выход третьего звена сравнения, выход интегратора соединен также через обратную модель объекта без эапаздыва 855607ния и второе звено сравнения со входом экстраполятора, выход которого через звено задержки подключен ко второму входу второго звена сравнения и является выходом регулятора 2.Недостаток известного регуляторазаключается в невысокой точности ре"гулирования, которая обусловлена наличием обратной модели объекта беэзапаздывания. В случае, если модельобъекта без запаздывания представлена инерционным звеном первого поряд-ка, что имеет место в известном регуляторе, достигается достаточная точность преобразования предварительносглаженного помехозашумленного сигнала. Если же модель объекта без эапаздывания представлена инерционным звеном более высокого порядка, то преобразование даже сглаженного сигнала вобратной модели объекта без запаздывания, содержащей дифференцирующие Щзвенья, приводит к значительным погрешностям. А это, в свою очередь,приводит к понижению точности регулированияКроме того, невысокая точность регУлирования обусловлена низкой помехозащищенностью регуляторак ошибкам контроля управляющего воздействия и тяжелым режимом работыэкстраполятора, на вход которого поступают через звено задержки высокочастотные помехи контроля управляющего воздействия,Цель изобретения - повышение точности регулирования.Поставленная цель достигается 35 тем, что в известный регулятор, содержащий модель объекта регулирования, последовательно соединенные первый блок сравнения и фильтр низкой частоты и последовательно соединенные экстраполятор, блок задержки и второй 40 блок сравнения, введены сумматор и пропорционально-интегральный блок, вход которого соединен с выходом филь тра низкой частоты, а выход - со входом экстраполятора и вторым входом 45 второго блока сравнения, своим выходом подключенного через последовательно соединенные модель объекта регулирования и сумматор ко входу первого блока сравнения. 50Точность регулирования в предлагаемом регуляторе повышается за счет того, что отсутствует обратная модель объекта беэ запаздывания. Производится неявное обращение модели объекта беэ запаздывания с помощью замкнутого контура, содержащего модель объекта без запаздывания, сумматор, фильтр низкой частоты и пропорционально-интегральный блок.Кроме того, точность регулирования 60 повышается за счет того, что высокочастотные ошибки контроля управляющего воздействия не поступают непосред-, ственно на зкстраполятор, а сглаживаются моделью объекта беэ запаздывания,55 На чертеже приведена блок-схема регулятора.Схема регулятора содержит сумматор первый блок 2 сравнения, модель 3 объекта регулирования, фильтр 4 низкой частоты, второй блок 5 сравнения, пропорционально-интегральный блок б, блок 7 задержки и экстраполятор 8,На чертеже обозначено: У - измеряемый выходной сигнал объекта управления (регулируемая координата); Уф(1) - заданный сигнал (задание на регулируемую координату); Ч(1) - управляющий сигнал; У (Ц - выходной сигнал мсдельного контура регулирования; Ч(1-7) - управляющий сигнал модельного контура регулирования.Регулятор работает следующим образом. В сумматоре 1 выходной сигнал объекта управления суммируется с выходным сигналом модели 3 объекта регулирования, в результате получается выходной сигнал У (с) модельного контура регулированияСигнал У (1) поступает на блок 2 сравнения, где из него вычитается заданный сигнал У . Полученный сигнал поступает на фильтр 4 низкой частоты, ссдержащий, например, последовательно соединенные блок сравнения, усилитель с насыщением и интегратор (на чертеже не указаны), выход которого поступает на вторсй вход блока сравнения и является выходом фильтра низкой частоты. В фильтре 4 низкой частоты срезаются отдельные большие выбросы и подавляется высокочастотная составляющая сигнала, что повышает точность его дальнейшего преобразования. С выхода фильтра 4 низкой частоты сигнал поступает на пропорционально-интегральный блок б (ПИ - регулятор), на выходе которого получается управляющий сигнал Ч (-С) модельного контумра регулирования. Сигнал Ч (1-С) с выхода пропорционально-интегрального блока б поступает на экстраполятор 8, в качестве которого используется, например, реальное фиксирующее звено. В экстраполяторе 8 вырабатывается управляющий сигнал Ч, являющийся выходным сигналом регулятора. В то же время сигнал Ч(1) подается через блокзадержки на один вход второго блока сравнения, где он вычитается иэ сигнала Ч (1-), пришедшего с вымхода пропорционально-интегрального блока б. Полученный сигнал о разнос-. ти Ч(1"С) - Ч(1-Ц подается через модель 3 объекта регулирования на один из выходов сумматора и, таким образом, получается замкнутый контур модельного регулирования.Использование предлагаемого регулятора позволяет повысить точность воспроизведения задания эа счет неявного обращения модели объекта регулирования и уменьшения влияния погреш855607 Формула изобретения Составитель А.Лащев Редактор Л,Повхан Техред И. Ковалева Корректор Е .РошкоЗаказ 6905/66 Тираж 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП Патенте, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ностей контроля на экстраполяцию сигнала. Моделирование системы управления доменным процессом с предлагаемым регулятором показывает, что степень стабилизации теплового состояния печи повышается на 12 по сравнению с системой, где применяется известный регулятор, что может датьэкономический эффект порядка 150 тысяч рублей в год на одну доменнуюпечь. Регулятор, содержащий модель объекта регулирования, последовательно соединенные первый блок сравнения и фильтр низкой частоты и последова" тельно соединенные экстраполятор, блок задержки и второй блок сравнения, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что, с целью повышения точности регулирования, он ссдержит сумматор ипропорционально-интегральный блок,вход которого соединен с выходомфильтра низкой частоты, а выход - со5 входом экстраполятора и вторым входом второго блока сравнения, своимвыходом подключенного через последовательно соеДиненные модель объектарегулирования и сумматор ко входу10 первого блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гурецкий Х, Анализ и синтезсистем управления с запаздыванием.15 М., Машиностроение, 1974, с, 214215.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2631605,кл. С 05 В 13/02, 1978 (прототип)