Бинарная система управления нелинейными объектами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 04 СО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТ Н АВТОРСНОМУ едо о гулис.55. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследовтельский институт системных исслваний(54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯНЕЛИНЕЙНЫМИ ОРЬЕКТАМИ(57) Изобретение относится к системам автоматического управления. Цельизобретения - повышение точности икачества системы управления нелинейным объектом. В регулятор введеныусилитель 13 и два нелинейных функциональных блока 9,10 и новые связи.За счет этого реализуется возможность управления нелинейными нестационарньви объектами, повышаются точность и качество регулирования, 1 ип.0563 2ли 5, 5 5 первый сумматор 6,первые модульные элементы 7 7второй сумматор 8, первый нелинейный функциональный блок 9, реализующий функцию Ец второй нелинейныйфункциональный блок 10, реализующийФункцию квторой усилитель 11, первый умножитель 12, третий усилитель13, второй модульный элемент 14, вто рой умножитель 15, третий сумматор16, релейный элемент 17, третий умножитель 18, интегратор 9.На этапе синтеза системы при выборке коэффициентов усиления в пер 5 вых усилителях 555 следуетисходить из того,что динамика управляемых процессов в описываемой системе определяется корнями следующегохарактеристического полинома 20 где Г (у,у у" О) - некоторая известная функция, выделяющая класс регулируемых объектов такая, что(2) которое должно быть выполнено для всехо и всех у,у, ,уИ 11Выбор коэффициента усиления Евторого усилителя 11 производится таким образом, чтобы для всехг. ивсех у,у,,у было выполнено со- отношение с ь.(уу где К,(учу) - некоторая(м)функция, непрерывная по Уу . У ) 40Задача управления состоит в сведении к нулю ошибки регулирования х = у - у при произвольном начальном состоянии и в обеспечении малой зависимости свойств управляемых про цессов в замкнутой системе от неконтролируемого изменения функции Г. Полагаем, что у = О, при сг. т,е, х = у.Цель изобретения - повышение точ ности и качества системы управления нелинейным объектом.На чертеже представлена схема системы автоматического управления нелинейными объектами. 55Схема содержит объект 1 управления, блок 2 сравнения, задатчик 3, дифференциаторы 4 4 ., 4 -оо ветствующих порядков, первые усилител "(1-8) сЫ. -(у" )(3-БГ:0 (Э) ;С(с +3 ) усогде 3 - некоторая константа, удовлетворяющая неравенствам Оо с (шп (с; 1) .Кроме того, константа о 1 йс назначается таким образом чтобы динамическая система, описываемая уравне- ниями(4) Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для управления нелинейными неопределенными нестационарными динамическими объектами.Предполагается, что динамика объекта описывается уравнением(1 п+ г (г,у,у., .У 7= 3(г),где Х(гуу, у" 1) - некоторая непрерывная по координатам у,у у(- Функция, описывающая структуру и свойства регулируемого объекта,Считается, что функция К(гу У. ,У ) при всехс,и У У.(и-О)у" "1) меняется неконтролируемым образом, определена с точностью до класса и удовлетворяет условиям(1(УУ У (УУУ )1 р"+ с,р с р + с,= О,(1) коэффициенты которого с, (=1п),с = 1 являются соответствующими коэффициентами первых усилителей 5,5 5 . Таким образом,если с,с ,с . таковы, что полином (1) - гурвицев, то при соответствующем выборе структур функциональных блоков, реализующих функции Еми м: замкнутая система будет асимпто.тически устойчива, При выборе структуры блока 9, реализующего функциюГ , следует исходить из соотношения Ъ.У. = - , с,у; + 3 г,1305631 4соединенного с вторым умножителем 5,а также на вход третьего сумматорд16, на второй вход которого подается сигнал с второго умножителя 15,Сигнал, полученный на выходе третьего сумматора 6, преобразуется релейным элементом 17 и подается на входтретьего умножителя 18, на второйвход которого подается сигнал с выЯ хода второго нелинейного функционального блока 10, пропущенный через третий усилитель 13. С выхода третьегоумножителя 18 сигнал подается на входинтегратора 19. Сигнал, полученный15 на выходе интегратора 19, подаетсяна вторые входы первого 12 и второго15 умножителей,В рассматриваемой системе контуркоординатной обратной связи образован блоком 2 сравнения, дифференциаторами 44 4 первыми модульными элементами 71,7 7, первымнелинейным функциональным блоком 9,вторым сумматором 8, вторым усилителем 11 и первым умножителем 12, аконтур координатно-параметрическойобратной связи - первыми, усилителями555, первым сумматором 6,вторым модульным элементом 14, вторым умножителем 15, третьим сумматором 16, релейным элементом 17, третьим умножителем .18, интегратором 9,вторым нелинейным функциональным блоком 10 и третьим усилителем 13, Наличие в укаэанных контурах нелинейныхфункциональных блоков 9 и 10 и иххарактеристики предопределены нелинейной структурой регулируемого объекта,Известно, что, если полином (1) гурвицев, то всегда существует такая константа 3, р О, что для всех 03 с3, система (4) асимптотически устойчива.Выбор структуры блока 10, реализующего функцию Ы и коэффициента усиления 1, третьего усилителя 3 следует проводить таким образом, чтобы сигнал Е, Ж на выходе третьего усилителя удовлетворял при всехог.г и у, уу условию 8 ,С у"=1 (5)Система управления работает следУющим образом,Сигнал у с выхода задатчика 3сравнивается с сигналом у с выходаобъекта 1 управления в блоке 2 сравнения. Полученный сигнал ошибки хпоступает непосредственно на входпервого усилителя 5 и на вход первого модульного элемента 7 а на входы первых усилителей 5 ,5 з5 ьи первых модульных элементов 7 ,7 з,,7 - через дифференциаторы соответствующих порядков.Сигналы с выходов блока 2 сравнения и дифференциаторов подаютсяна входы первого 9 и второго 10 нелинейных функциональных блоков, формирующих функции Г, икак результатсоответствующего нелинейного преобразования сигнала координаты ошибкии ее производных. Сигналы, полученные на выходе первых модульных элементов 77 7 1 суммируются ссигналом, полученным на выходе первого нелинейного фцнкционального блока 9, во втором сумматоре 8 и пода"ются через второй усилитель 11 навход первого умножителя 12; сигналыс выходов первых усилителей 5(,5,,5 ц подаются на входы первого сумматора б.Полученная на выходе первого сумматора 6 линейная комбинация сигнала ошибки и ее (и)-й производнойявляется ошибкой контура координатнопараметрической обратной связи бона подается на вход второго модульного элемента 14, последовательно 3была асимптотически устойчива прилюбой функции я(г.), удовлетворяющейИ условию яс -- , (1+с ) у;1с 1 Формула изобретения Бинарная система управления нелинейными объектами, содержащая последовательно соепиненные первый умно- житель, объект управления, блок сравнения второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход - с входами дифференциаторов, выходы которвтх и выход блока сравнения соединены через соответствующие первые усилители с входами первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый модульчый элемент, второй умножитель, второй сумматор, релейный элемент, третий умно- житель и интегратор соединен с первым входом первого умножителя, выход первого сумматора соединен с вхоСоставитель А.,ПащевРедактор В,Петраш Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб Заказ 1426/44 Тираж 864 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4. 5 13056 дом второго сумматора, а выход интегратора - с вторым выходом второго умножителя, выходы дифференциаторов через соответствующие вторые модульные элементы, третий сумматор и второй усилитель подключены к второму входу первого умножителя, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и качества системы управления нелинейным объектом, 10 31 6она содержит третий усилитель, первый и второй нелинейные функциональные блоки, к входам которых подключены входы вторых модульных элементов,выход первого нелинейного функционального блока подключен к входутретьего сумматора, выход второго нелинейного функционального блока через третий усилитель подключен к второму входу третьего умножителя.