Устройство для моделирования систем управления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО,4 6 С 7/6 НИ Иьпплселев в,СтроТрудовоголлургическийджоникидзе иеский комбина тво СССР 1980 виде6 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сибирский орденКрасного Знамени метинститут им. Серго ОКузнецкий металлургиим. В.И. Ленина(прототип),(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ по авт. св. ь 1043688, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьнпения быстродействия, оно дополнительно содержит последовательно соединенные первый блок вычитания, второй интегратор, второй блок запаздывания, второй блок вычитания, третий блоквычитания, третий интегратор, четвертый блок вычитания, выход которогосоединен с первым входом первого блока вычитания, второй вход которогоподключен к выходу первого масштабирующего блока, другой вход второгоблока вычитания соединен с выходомтретьего масштабирующего блока, другой вход третьего блока вычитаниясоединен с выходом второго блока сравнения, другой вход четвертого блокавычитания подключен к выходу преобразователя угла в напряжение.(Зцро Бац гц Гг тЕт( ) )Зг ", 3 г 1 СЛ 1 Т):1 0.ТЕХ(г:С";.-,С 6 Ьпгтс ИС; ОПЬОидиоДЛЯ МОЦсИ)О)гттст О(ГтГСПЛЭШ:1 Х)Е 1)с И= 06 РСтЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ бЫСт У Тцсг 1 ЯЯ:5) . С)10 " .Е.):ИО О СЛОБ О Му д;.-. Г, С ц )т ) 1 т)Л, ) с) :;,известно устройства 15 я моделироьд 1 ГИ 5 с 1 с т с мь 1 5 и Р д )зл е ц и 53 .с 05 (3 Р 7, д Цс. спослсд 01)0 тс:1 П 10 Б 1(люч(з 1;Ь 1 с пе) 31 смасштаб 5)ту)Й блок первый бло.;СРЯБЦЕНИй ИптЕГ;)атОР, С 5;Цги)Е):ЦЫЙОтрицсгтельтс06)дт)ОЙ си.).) т)д) блокЗЯПЯЗД 1 Бс ЦПЯ БТОРОЙ ОЛ ОТ()ЯБ)1 С )1 ИЯ,БТС)ройс )( сшЯ)бцр(3 ИЗ) 6;)сс, блтд.г(УПРаБЛЕЦИЯ, ВКЛЮЧДЮЩЦй ИО(.,ГЕ,тО:.Дт(.ЛЬ"но соеди:сцкые регулятор, мяг;:)тпыйпус кят ел. )т 35)(.Г) ООЛ 1)и д ".е) т.: 1)преобразопат.;и углгд 3 дцряе;) е, дтакже третий ссГд 6 р 55 й бл 01(,ПРИСМ 13 ХОЦЫ ПЕР 3010 И 1".т"Е 1 О 51.С -втабирудщцх б:окав и одц г)од рс.ГУЛЯТОРЯ ЯВСЯЮГСЯ;т;-О)ТД)сц -, ( ) т) ),;( -;выход преоб.азовГе;)я угла ц цдря)ке)ие сое)т)ец с )згорьг иходс: )сриого блока срсиц(з)5 иы.;Од ,д) ьег;) МЯС 1 т ЯО 1) р 5 Е ОГО бт. (;.1 г (д 1(ЛдЕ ) К Боромт цходу 6 ло., ( р тпцсццяУстро;СТБО,:.5 ),О;) е;) "и; ц)я с)с тем управления - ,)дбс) д" т с(,гдуь(и 06 рсг 3 О)"Исследуе ы бл окс)з ). :3;) )д 6 ть)исет упрдвля)зщее БОЗ)-с Г)ц)с и БЦЦЕ У.ЛД ПСБОРД Д ЗЛСК:0,ЗЦ) Д. С.). Зто 1) ОЗдейстг)3 преобэс 33)д ц)0 е л п 1 з е О О Р д 3 О Б сг т 05 ) (. Угл д Б ) с". и ) 5 к Р ц )еБЬЧИТДРТС) Б )ГСР 30" ШТО).( СЗ )И 5) И 3 С 5) Ч Я)сс О,"., ) С Т 31) т СЛ Ь Н 0) т ,Я т"УЗНО.") 5 рсЗ БЛ) дще: 1503,:С) С Бц НОС тув пающсго-срез3 Бь: Ьдст) дб:-.,р;5 ц". блок опелатцвно с ; 6:с:(та ,поди "ЦИЯ 1 ЦИ ЗДР(ЗГ)С) ) С)ТОД.1):,О)С 30 1 р 0 с Б Сд ЕЛОГО Б т 36)С"ОТ)д ") ) (с 13 ресмец., 6, 3 Ь 5 Одс. Пс)ЦО 0 ),)с)к д (з;) )3" ПЕНИЯИГТ З Л ЧР)(Т М(Гт),3 Ь ООР Г(ТЯ Б П":.Рс(ЩЕТтсХ Р, Д ) Дил г Цт ".; ) )(-Сг ОБД". Тс)53 дюг) с.ОсИ).С)СМ ).") ( );ОТО")Т,)заченцот о с Грццдссл.:)Й 060 д)сйС. )3 Я;3 Т)Л, и ) ,Г 0)(д 31а 3),.;(.с )ц Гс, Г(1 Судс 1 н" .БОр 01)6 Ок грг:;)055:. д"ЗЬ)ТТТТ 105 5 3 Г 1 ТД ) О ) ТГ) )ЕЛОМ ДЬП(от-г,.дт(ГД,ЛГД 3)ЛЕНЯ, Г:.РО а)(сгце р с с г с 3 -)Е Л;,)Й ;., С)ТС(би,ус"ния (т)тд:, с,;.Л,) (Зтгг,тсм т,ыхотт=. 06 ьет( Тс 5)Г 3 с 3 Блс: П,Я Е 10 Г).";,Д Рт т."ЕР) ЕЗ ТЗТ ЮРОЙ ысСпГГсгбт",) утвцт)тй) 65 ок р еГух 5 тр дЦЕДСд Гсгтс( ).;) ЕСТОГО УетРСЙСТТЗ -.ЗсгС,ГЮЧЯЕТ Я Б 6:,ЦЬ).(ИХ ЗЯТРагак ВРЕ;(Е"нь) 5 д модеГ) .роиьд)"., ОзусловлеиЗЬ.Лсис"зия .Указа)ц яя цель достигается тем, что Б устройство для моделирования сцстемь П)равлеция введены последова; слцО сосдпеццые первый блок вычитдцця второй интегратор, второй 65)ок здпа дывантя, второй блок вы:цтация, третий блок вычитания, трети)й интегратор и четвертый блок выч;тания гыход которого соединен сцервьм входом псрвого блока вычитания,второй вход которого подключен к вы 5:оду первого масштабирующего блока,другсй цхо второго блока вычитанияОСЛИ)тец С БЬХОдОМ трЕТ ЬЕГО ЯС)цтабИ;), . У)С)С) Г Л О(Я тР У ГОИ БХ ОД ТРЕТЬР 1 О6 ОК; БЬгЧИтан.Я СОСДИЦЕЦ С ВЫХОДОМгодого блока срав)зеия, другой вход.О):):.Зонд цой ца третьем интегратор") срсй моде:тьцый рож) упря"еия: 31 е)5 ь с иойств блока 5 правлет ., 55 ОтО НС трсбуЕтСЯ ВБЕдЕ ЗИЕ В ".;Тройствс и" орого блока управле)гт 5,Д(СТДГО)О 1 МСТЬ ТОЬКО РГО МОДЕЛЬ приращециях".Сслет"нее ощутимо сци.:. С да С;)Тс ГЫ цсг СОЗ(ЯЬИЕ уСтрОЙСТБЯ-" с УС тт С Й:т Т у 3)р 05 Птт( дЛЧ МОТСЛИроьагц:Я СИСГСМТПРЯЗ ЗС.)15 тг (.ОГ)ЕРКИТ ПЕБЬ;Й МЯСГдбру)О., ц блок 1, второй масштаби;ующий блок .)., ервь)Й) блок 3 сравне- Ц)5) ПЕР)З:); ИНТЕГРДТОР с) ПЕРБЫЙ блокза тдздывяц.я) второй блок б с)рс) БгРНИЯ . .ерв)Й Олок 7 ВычиГяния ) .,торой иц"Згрдтор 8, второй Олок 9 здпдздывс.1)5) второй блОк 10 Вычитс - )15), Чсти Зг)т :И бЛОК 11 БЬГ 1 итяцця, третий ицгсгратор 12, третий блок 13 сЯГЗце я, преобразователь 1 ц угла Б ).аря(е. - :1(е., третий МЯСГГ абирующий блок 15, блок 16 управления состоящий т:3 ЗЛЕКтрОгт)ЗИГатспя 17, МаГНИт:ого гускдзлг 18 и регулятора 19.(р) =1тр+ 1 3 109253На чертеже обозначено:,и; уддействительные (натурные) управляющиеи выходные сигналы натурного объекта;Р.1 Р 2 У, У - модельные, преобразованные в масштаб напряжения, управляющие и выходные сигналы соответственно для первого и второго модельных контуров управления, у+ - сигнало заданном значении выходной величины объекта управления. 1 ОУстройство для моделирования систем управления работает следующимобразом.Исследуемый регулятор 19 вырабатывает сигнал об управляющем воздействии, как реакцию на модельный выходной сигнал объекта управления и задание у на этот сигнал . Сигнал с выхода регулятора 19 подается черезмагнитный пускатель 18 на электродвигатель 17, выходной вал которого механически связан с преобразователем14 угла в напряжение, Последний преобразует угол поворота вала электродвигателя 17 в электрический сигнал 25р который поступает на второй входпервого блока 3 сравнения,Действительный управляощий сигналр поступающий оперативно с натурного объекта управления или зарегист- З 0рированный и воспроизводимый в требуемом масштабе времени, подаетсяна вход первого масштабирующего блока 1, в котором изменяется величинаэтого сигнала. С выхода первого масштабирующего блока 1 сигнал посту -пает на первый вход первого блока 3,где из него вычитается сигнал ,Сигнал о полученной разности преобразуется в первой модели объектав приращениях с передаточной Функцией где К - коэффициент усиления; Т -постоянная времени инерции; Т - время чистого запаздывания, Эта модельреализована в виде последовательногосоединения первого интегратора 4 ипервого блока 5 запаздывания,Действительный выходной сигнал у,поступающий оперативно с натурногообъекта управления или зарегистрированный и воспроизводимый в требуемом55масштабе времени, подается на входмасштабирующего блока 2, в которомизменяется его величина, С вЫходамасштабирующего блока 2 сигнал поступает на второй вход второго блока 6 сравнения, где из него вычитается сигнал с выхода первого блока 5 запаздывания. Полученцый ця выходе второго блока 6 сравнения сигнал у является модельным выходным сигналом первого модельного замкнутого контура управления. Сигнал у подается через масштабирующий блок 15, где изменяется его величина, ня вход исследуемого регулятора 19.Процесс моделирования в первом модельном контуре управления описывается выражением в котором К 1- модель объекта в приращениях; К К, - коэффициенты третьсго 2 и первого масштябирующих блоков, Т.е., изменение первого модельного управляющего сигнала не. избеяно вызывает изменение первого модельного выходного сигнала, что в свою очередь, приводит опять к изменению первого модельного управляющего сигналя.Во втором модельном контуре управления регулятор 19, магнитный пускатель 18 и электродвигатель 17 заменены их моделью в приращениях, реализованной на третьем интеграторе12, охваченном отрицательной обратной связью, т.е, модель блока управления в приращениях представленаинерционным звеном первого порядка,Эта модель связана с сигналом, поступающим на вход натурного регулятора,и с сигналом, вырабатываемым этимрегулятором,Работа второго модельного контура осуществляется следующим образом.Из сигнала о втором модельном выходе у в третьем блоке 13 вычитания2вычитается сигнал у поступающийс выхода второго блока 6 сравнения.Сигнал о полученной разности идетца третий интегратор 12, где пересчитывается в сигнал о корректировкеуправления первого модельного контура. С выхода третьего интегратора 12сигнал подается на ьход четвертогоблока 11 сравнения, где и вычитаетсяиз сигнала ,ц , поступающего с выхода преобразователя 14 угла в напряжение, На выходе четвертого блока вычитания получается сигнал и 2 о втором модельном управлении.1092534 р .Р,-11 у-у, (с)11 ЭФ р Ф 1 Составитель В. ФукаловТехред С.Мигунова Корректор Г. Решетник Редактор А. Долинич Заказ 3257/34 Тираж 699 ПоцписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35 Раушская наб, д, 4/5 Филиал 1 ПЩ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Сигналпоступает ка первый блок 1 вычитания, где вычитается из сигнала идущего с выхода первого масштабирующего блока 1. Сигнал о полученной разности, аналогично перво му модельному контуру, преобразуется во второй модели объекта в приращениях, имеющую такую же передаточную функцию, что и первая модель объекта в приращениях, и реализованной с помощью последовательного соединения второго интегратора Я и второго блока 9 запаздывания. Во втором блоке 10 вычитания иэ сигнала, поступающего с выхода третьего масштабного блока 15 2, вычитается сигнал с выхода второго блока 9 задержки, в результате получается сигнал у 2 о модельном выходе второго контура управления, Сигнал у подается на первый вход третьего блока 13 вычитания и, тем самым, замыкается второй модельный контур управления.Процесс моделирования во втором модельном контуре управления можно описать выражением где У 1- модель блока управления в приращениях .Использование моделей объекта и блока управления в приращениях в с очетании с натурными сигналами об управлениях и выходах объекта, об вырабатываемых управлениях и входах блока управления позволяет, примерно, в два раза сократить время моделирования беэ реализации второго натурного блока управления. При этом не страдает полнота воспроизведения реальных условий исследуемого блока управления, так как не учитываемая в моделях в приращениях информация об объекте управления, блоке управления и внешних воздействиях поступает непосредственно с натурного объекта и блока управления.