Устройство для компенсации запаздывания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 П 4 С 05 В 11/01 ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ МИТЕТ ССС Й И ОТКРЫ ЙЮЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н Д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7 1) Научно-исследовательский, проект но-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода Электромашин а 1(56) Авторское свидетельство СССР Р 269251, кл, С 05 В 11/01, 1968.Авторское свидетельство СССР Мф 1108390, кл. С 05 В 11/01, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ(57) Изобретение относится к автоматическому управлению объектами, со,801325403 держащими в контуре управления звеньяс запаздыванием. Цель изобретениярасширение функциональных воэможностейи упрощение настройки устройства. Засчет введения новых блоков и связейобеспечиваются достоверный контрольза правильным функционированием системы и подстройка параметров устройства "на стороне регулятора", отделенного от объекта управления, например, физической средой. Устройствосодержит элементы сравнения 1 и б, регулятор 2, корректирующие блоки 3, 8и 10 с запаздыванием, модели корректирующих блоков 7 и 9 беэ запаздывания, объект управления 4 и его модель5, измерительный блок 11 и задатчик12 управляющего воздействия. 1 ил.Изобретение относится к областиавтоматического регулирования объектами, содержащими в контуре управления звенья с запаздыванием,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощениенастройки устройства.На чертеже представлена структурная схема устройства. 10Устройство содержит последовательно соединенные первый элемент 1 сравнения, регулятор 2 с передаточнойфункцией 11, первый корректирующийблок 3 с запаздыванием, имеющий передаточную функцию Ч е ри объект цуправления с передаточной функцией11 О, выходным сигналом Х и приведеннымк выходу объекта, возмущающим воздействием Е. Устройство также содержитмодель 5 объекта управления с передаточной функцией Ио , второй элемент б.сравнения, первую модель 7 корректирующего блока без запаздывания с пеф,редаточной функцией 11 А второй корректирующий блок 8 с запаздыванием,имеющий передаточную функцио 11 е-р 1:вторую модель 9 второго корректирующего блока без запаздывания с передаточной функцией Ытретий коррек- З 0тирующий блок 10 с запаздыванием,имеющий передаточную функцию.И еКроме того, при необходимости измерения выходного сигнала Х объекта управления и подстройки параметров передаточной функции "на стороне регулятора 2" устройство имеет измерительный блок 11, подключенный к выходувторого измерительного блока 8 с запаздыванием, а модель 5 объекта упра Овления связана с задатчиком 12 управляющего воздействия, выход Х которого подключен к первому входу первого элемента 1 сравнения,.Выход второго корректирующего бло -.ка 8 с запаздыванием подключен к второму входу первого элемента сравнения, а выход регулятора 2 через последовательно соединенные первую модель 7 корректирующего блока без запаздывания, вторую модель 9 корректирующего блока без запаздывания, второй элемент 2 сравнения и модель объекта управления связан с третьж входом первого элемента 1 сравнения,выход первого корректирующего блока 3с запаздыванием через третий корректирующий блок 10 с запаздыванием подключен к второму входу второго элемента б сравнения, а выход объекта управления связан с входом второго корректирующего блока 8 с запаздыванием.Устройство для компенсации запаздывания работает следующим образом.Статические и динамические свой -ства системы автоматического управления с данным устройством описываются следующей системой уравнений, записанной в операторной форме: В(Р) = Хо(Р) - Ъ, е Х(Р) - У(Р);11 р 111 ум 112 м И етз 1Х(Р) = 11 1 е р 1 а(Р) - 7.(Р),(1)где д(Р) - операторное изображениесигнала ошибки, т.е. сигнала на выходе первогоэлемента 1 сравнения илина входе регулятора 2;У(Р) - операторное изображениевыходного сигнала на выходе модели 5 объекта управления.Для нормальной работы устройстванеобходимо обеспечить идентичностьпередаточных функций первого корректирующего блока 3 без его запаздывания 7 и его модели 7, т.е, Ипередаточной функции модели 5 объекта ,управления его собственной передаточной фучкции, т.е. Иом = ИО, идентичность передаточных функций введенной второй модели 9 и второго корректирующего блока 8 без его запаздывания тт.е. Ы, = 11, а также идентичность передаточной функции введенного третьего корректирующего блока 10 с его запаздыванием 7 и передаточной функции исходного второго корректирующего блока 8 с его запаздываниемр рнте, М е=11ер 2, 1В этом случае преобразование системы (1) алгебраических операторныхуравнений, осуществляемое методомподстановки и исключения промежуточных переменных д(Р) и У(Р), позволяет получить общую передаточную функцию системы, характеризующую в операторной форме записи связь между выходным сигналом Х(1) объекта ч управления с управляющим Х(Р) и возмущающим 2(Р) воздействием:03 Наличие всего лишь одной (в отличие от известного устройства) модели 5 объекта управления существенно об,легчает настройку устройства, сводя щуюся главным образом к обеспечению идентичности параметров передаточных функций Ю объекта 4 управления и М, блока его модели 5. Это объясняется удобным, с точки зрения настрой ки, местом подключения блока модели объекта управления "на стороне регулятора", что,с учетом упомянутого выше контроля за выходной координатойХ объекта управления измерительным 50 блоком 11, позволяет объективно производить корректировку параметров передаточной функции блока модели объекта управления путем воздействия на его вход подстройки, напРимеР, в функ ции изменения управляющего воздействия .Х , если заранее известно, что передаточная функция объекта 4 управления (например, двигателя постоянноз 13254114, 1 а 1 оО - е"Д1 р 14 2 о ) Отсутствие в знаменателе полученного выражения передаточной функции (2) членов, содержащих запаздывания, указывает на достигаемый эффект его компенсации на устойчивость системы, причем обеспечивается инвариантность10 устойчивости к изменениям запаздывания как первого 3, так и второго 8, а также и введенного третьего 10 блоков с запаздыванием.При этом (в отличие от известного15 устройства) через второй корректирующий блок 8 с его запаздываниемпередается к первому (вычитающему) входу первого элемента 1 сравнения выходной сигнал Х объекта 4 управления, что создает возможность его оценки -20 измерения, например (как показано на чертеже) путем подключения соответствующего измерительного блока 11 к выходу второго корректирующего блока 8, Это расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет вести достоверный контроль за поведением объекта 4 управления "на стороне регулятора 2" и устройства30 задания управляющего воздействия Х, системы, а также (при необходимости) производить корректировку выходного сигнала Х объекта 4 управления, например, ручным или автоматическим изменением управляющего воздействия Х. го тока, управляемого по цепи возбуждения) определенным образом зависит от величины управляющего воздействия Х,. Разумеется, для подстройки параметров блока модели 5 могут быть использованы и другие известные способы идентификации параметров объекта 4 управления, например, метод пробного сигнала, когда небольшим, обычно скачкообразным, изменением управляющего воздействия Х, на входе системы в сочетании с последующим наблюдением измерительным блоком 11 за динамической реакцией объекта 4 управления судят о качестве протекания переход" ного процесса в системе и при необходимости корректируют его путем подстройки параметров модели 5 объекта управления или же регулятора 2 системы.Что же касается необходимости (как и в известном устройстве) обеспечить идентичность передаточных функций первого и второго корректирующих блоков (3 и 8) без запаздывания и их моделей (7 и 9), а также идентичность передаточной функции введенного третьего корректирующего блока 10 и передаточной функции второго корректи" рующего блока 8, то эта задача (в отличии от задачи идентификации передаточной функций объекта управления 4 и его модели 5) практических трудностей не вызывает, так как устройства корректирующих блоков с запаздыванием отличаются высокой стабильностью их параметров, особенно если этим блокам соответствует одна и та же реальная физическая среда, разделяющая регулятор 2 и объект 4 управления, что приводит к одинаковости величин запаздываний ( , = С = 7) и затуханий (М, = М = Ч ) передаваемых сигналов.В то же время данная система с ее усовершенствованным устройством компенсации запаздывания является в сущности типовой системой автоматического регулирования, реализующей принцип управления по отклонению - сигналу ошибки, так как теперь (в отличие от известного устройства) .через второй корректирующий блок 8 с его запаздыванием 7 на первый элемент 1 сравнения и вход регулятора 2 поступает информация о выходном сигнале Х объекта управления и потому цепь передачи через второй корректирующий блок 8 является цепью отрицательной1325403 Формула и з обре т е и и я Составитель В,ПешковТехред Л. Сердюкова Корректор А. Зимдкосов Редактор Е.Папп Заказ 310 б/41 Тираж 863 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 обратной связи системы (а не цепью еекомпаундирования, как это имеет местов известной системе), При этом реализуется основное преимущество системс отрицательной обратной связью, эаключающееся в том, что их статистическая точность практически не зависит от отклонений - изменений величинкоэффициентов передач блоков-звеньевсистемы, охваченных цепью такой отрицательной обратной связи. 4 СУстройство для компенсации запаздывания, содержащее задатчик управляющего воздействия, ггодключенный к первому входу первого элемента сравнения, выход которого через последовательно соединенные регулятор и пер вый корректирующий блок с запаздыва- . нием соединен с входом объекта управления, модель объекта управления, первую модель корректирующего блока без запаздывания, связанную с выходом 25 регулятора, пторой корректирующийблок с запаздыванием, выход которогоподключен к второму входу первогоэлемента сравнения о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей иупрощения настройки устройства, в него введены вторая модель корректируюцего блока без запаздывания и третийкорректирующий блок с запаздыванием,вход которого подключен к выходу первого корректирующего блока с запаздыванием а выход - к первому входувторого элемента сравнения, выход которого через модель объекта управле -ния подключен к третьему входу первого элемента сравнения, выход объектауправления непосредственно связан свходом второго корректирующего блокас запаздыванием, а выход первой модели корректирующего блока без запаздывания через модель второго корректирующего блока беэ запаздывания соединен с вторым входом второго элемента сравнения.