Релейный регулятор

(5 В 6 05 В 13/О ОБРЕ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕПЬСТВУ р ии авиационрджоникидэеельство СССР6 05 В 11/1 ьство. СССР00, 1970,релейныхыстродейетс. 139 (пр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТНРЬ(71) Московский ордена Лдена, Октябрьской Революцный институт им, СергоО(56) 1. Авторское свидетпо заявке М 2907207, кл.1981.2. Авторское свидетелР 283354, кл. 6. 05 В 17/ЗПавлов А.А, Синтезсистем, оптимальных по бвию. М., "Науками, 1966,тотип).(54)(57) РЕЛЕИНЫЙ РЕГУЛятОР, содержащий последовательно соединенные функциональный преобразователь, релейный элемент и исполнительное устройство, причем, каждый иэ. к входов функционального преобразователя соединен с выходом соответствующего датчика состояния объекта, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности к расширения функциональных возможностей регулятора, он содержит последовательно соединенные временной селектор экстремума и интегратор, соединенный выходом с (к+1)-м входам функционального преобразователя, первый вход ко. торого подключен к входу временного Еселектора экстремума.Изобретение относится к регулято. рам замкнутых систем с кусочно-постоянным управлением, обеспечивающим изменение знака управляющего воздействия при состояниях системы, определяемых гиперповерхностями переключе ния.Известен регулятор, реализующий управления при отсутствии информации о некоторых переменных состояниях объекта, в котором используются 10 устройства запоминания экстремума (1 и 123.Однако данный регулятор характеризуется недостаточной точностью и сложностью. 15Наиболее близким к предлагаемому является релейный регулятор, содержащий последовательно соединенные функциональный преобразователь, релейный элемент и исполнительное устройство, причем каждый из к входов функционального преобразователя соединен с выходом соответствующего датчика состояния объекта 3 3.Недостатком известного регулятора является требование наличия информации об п переменных состояниях, При наличии к датчиков точность реализации оптимального управления зависит от воэможности редуцировать уравнения движения объекта управле 30 ния до уравнения к-го порядка. При отсутствии такой воэможности известным регулятором нельзя реализовать оптимальные управления,35Кроме того, введение в регулятор между к датчиками и функциональным преобразователем наблюдателя существенно усложняет регулятор, так как в некоторых случаях реализация наб людателя возможна лишь на базе применения цифровых вычислительных машин.Цейью изоберетения является повышение точности и расширение функцио нальных возможностей регулятора,Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит последовательно соединенные временной селектор экстремума и интегратор, соединенный выходом с (1+1)-м входом функционального преобразователя, первый вход которого подключен к входу временного селектора экстремума.На фиг. 1 изображена блок-схема регулятора; на фиг. 2 - 4-линии пере- ключения в переменных состояниях соответственно х 1 рхгг х 1 хг х 13: для объекта управлейия, представляемого колебательным звеном.Регулятор содержит датчики 1 сос тояния объекта, Функциональный преобразователь 2, релейный элемент 3, исполнительное устройство 4, временной селектор 5 экстремума и интегратор 6, 65 Регулятор работает следующим образом.Вводится еще одна ось измерения 1 в пространство состояний и повышается его размерность,до к+2Этой осьюявляется ось времени, причем нуль отсчета времени совмещен с экстремальной точкой траектории приведения по переменной х , т.е.Г за нуль отсчета времени взят момент, когда фазовая траектория оптимального движения проходит гиперплоскость экстремумов одной из переменных состояния, в частности момент экстремума сигнала х 1. Затем определяется положение к-мерной гиперповерхности оптимального переключения уже в (1+2) -м мерном пространстве (хх 2, 1 э) и пРоектиРУетсЯ гипеРповеРхность оптимального переключения на (1+1)-мерное подпространство (х,. х 1+,т )э. Таким орраэом получается к-мерная гиперповерхность переключения в (1+1) -мерном подпространстве, размерность которого определяется по количеству сигналов хх и й . Гиперповерхность переключения реализуется в функциональном преобразователе зависимостьюГ (хх.1йУ ) ОРеализация этой гиперповерхности требует постановки на объект управления датчиков и дополнительной обработки сигналов с целью полученияДалее для наглядности рассмотрим работу регулятора в случае колебательного объекта второго порядка без демпфирования. На фиг. 2 приведена линия оптимального переключения в пространство параметров х и х 2, которые определяются уравйениямиХ 1 - Хдхг = - х, + цгде ц - управляющее воздействие.На борту имеем датчик переменной х 1, отсутствие воэможности измеренйя переменной хг и дифференцирования сигнала х, На фиг. 2 цифрами 1, 2, 3, О йоказаны оптимальные переходные процессы. Изобразим линию переключения ОАВ в трехмерном пространстве х 1, хг, С (линия ОЕВ на Фиг. 3 ), где за начало отсчета времени йзвозьмем экстремальные точки оптимальной траектории по переменной х 1 - точки 2. В рассматриваемом случае время йз - время от момента экстремума до момента переключе-ния пропорционально углу о. Спроектируем линию ОВ на плоскость хой9Получаем линию ОМВ, которую вйносим на отдельный рисунок (фиг, 4). Линию ОМВ можно получить, если по оси абцисс откладывать величины, пропорциональные углу о(1:Ы), а поР 27оси ординат - координату точки переключения хд для всех точек линии ОАВ. Линйя переключения ОМВ реализуется в функциональном преобразо,вателе 2.Таким образом, синтезируются оптимальные процессы для п=2,к=1, т.е. для системы второго порядка при наличии одного измерителя. В том случае, когда начальные условия процессов определяются в соответствии с зависимостью МпУО=ф 1 20 р Регулятор реализует оптимальнйе переходные процессы. При несоответствии с приведенной зависимостью регулятор реализует кваэоптимальные процессы в три интервала энакопостоянства управления, причем время переходного процесса увеличивается не более чем на 50 процессы подобные процессу 4 , 5, б , 0 на фиг. 2 ).Регулятор реализует оптимальные процессы следующим образом.Оптимальный переходный процесс 1 к, 2, 3 ", 4" (фиг. 4 ) соответствует процессу. 1, 2,. 3, 4 (фиг. 2. Линия ОМВ реализована в функциональном преобразователе 2, При этом, если изображающая точка слева от линии ОМВ, то управление определяется зависимостью О-УдпМ, если изображающая точка переходит линию ОМВ, то управление меняет знак. От точки 1 до точки 2 изображаю 1/ нщая точка движется по оси х, так как на интегратор б не поступает входного сигнала с временного селектора 5 экстремума. В точке 2"-. точке экстремума с селектора 5 снимается постоянный релейный сигнал, который интегрируется в блоке б,на выходе которого вырабатывается сигнал с . При пересечении траектории 2 ц, 3 ц, 4 " с линией ОИВ происходит переключение и изменяетсязнак управляющего воздействия. Вмомент, когда х равен или близок5 к нулю, управление выключается.Данный регулятор решает проблемусинтеза оптимальных релейных регуляторов в случаях, когда не все необходимые переменные состояния подлежат изменению. Аналогичная проблема,решается с помощью наблюдателей,но применение наблюдателей в рядеслучаев ведет к существенному усложнению аппаратурной реализации регулятора.Повышение точности достигаетсяза счет того,что для реализациирассматривается (1+1)-мерная модельобъекта управления, а редукция до1 с-мерной модели объекта ведет к увеличению погрешности Увеличениеточности. обеспечивается также тем,что в прототипе на втором и дальней"ших интервалах управления движениеизображающей точки происходит вдольоптимальной поверхности переключения. Наличие шумов приводит к ложнымпереключениям ( дребезгу ) управления.В регуляторе изображающая точкапосле переключения уходит от. гипер 30 поверхности, что ведет к устранениюложных переключений. К тому же точность определения переключения зави"сит от величины угла пересечения фаэовой траектории с гиперповерхностью35 оптимального переключения, Чем боль- .ше этот угол, тем меньше погрешность,Предлагаемый регулятор обеспечиваетбольшую точность в определении переключения из-за большего угла посравнению с известными,4 гфилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна 45Тираж ИПИ Государственн по делам изобрете 035, Москва, Жкоми и оаушс Подписное та СССР ытий наб., д, 4/