Нелинейный адаптивный регулятор

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК 19 5 В 13/00.(53) 62-50(088.8) 6 иал Го ск тно-конструкто вательского и ации угольной няйленка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР У 802928, кл. 6 05 В 13/02, 1981,Авторское свидетельство СССР У 1276120, кл. О 05 В 13/00, 1985. (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического регулирования нестационарными объектами при наличии шумов измерения. Цель изобретения - повьппение точности работы регулятораВ устройстве задатчик 1 подключен на первый вход первого звена сравнения 2, выход которого через последовательно включенные управляемый усилитель 3, интегратор 4, блок выделения минимума 5 и блок выделения максимума 6 управляющего воздействия,на вторые входы которых подключенысоответственно выходы задатчиков нижней 7 и верхней 8 границ управляющего воздействия, подключен на входобъекта 9 управления, к выходу которого подключен датчик 10 регулируемой координаты, выход которого подключен на второй вход первого звенасравнения 2. К выходу первого звенасравнения 2 подключен также вход блока 11 оценки среднего значения, выход которого подключен через последовательно включенный блок выделения модуля 12 на первый вход второгозвена сравнения 13, на второй входкоторого подключен задатчик 14 ошибки регулирования. Выход второго звенасравнения 13 подключен через последовательно включенные пороговый элемент 15, генератор линейного нарастающего напряжения 16 и нелинейноезвено 17 - к управляющему входу управляемого усилителя 3. 1 ил.4177 где К, - коэффициент усиления объек та;Т - постоянная времени объекта;, - время чистого запаздывания;р - оператор Лапласа.На объекты действуют неконтролиру емые стохастические возмущающиевоздействия х аддитивного характера, вероятностные характеристики которых допускают рассматривать их как кваэистационарные. При 25 этом время о спада автокорреляционной функции,(2)Выходная координата у,(С) объектаизмеряется с помехой ь (е), вероят ностные характеристики которой неизвестны, т.е. на выходе датчика вьгходной координаты объекта сигнал ра- вен у,(е) =у,(с)+ь (е);М Ь,.И)3 "О; (3)5(где М,1) - символы математическогоожидания и дисперсии соответственно.40 В регуляторе реализуется следующий закон управления:. Ч(С) =где (й) . - коэффициент усиления управляемого усилителя 3.С 55 Например(й) ----- , (5)О 4, +Р(й) Я) -Е1 137Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического регулирования нестационарными объектами при наличии шумов измерения.Цель изобретения - повышение точности работы регулятора.На чертеже представлена блок-схема нелинейного адаптивного регулятора. Задатчик 1 подключен на первый вход первого звена 2 сравнения, выход которого через последовательно. включенные управляемый усилитель 3, интегратор 4, блоки выделения минимума 5 и максимума 6 управляющего воздействия, на вторые входы которых подключены соответственно выходы задатчиков нижней 7 и верхней 8 границ управляющего воздействия, подключен на вход объекта 9 управления. К выходу объекта 9 управления подключен датчик О регулируемой координаты, выход которого подключен на второй вход первого звена 2 сравнения. К выходу первого звена 2 сравнения подключен также вход блока 11 оценки среднего значения, выход которого подключен через последовательно включенный блок 12 выделения модуля на первый вход второго звена 13 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 14 ошибки регулирования. Выход второго звена 13 сравнения подключен через последовательно включенные пороговый элемент 15, генератор 16 линейно нарастающего напряжения и нелинейное звено 17 к упС ,й, - константы;Р(С) - нелинейное звено; равляющему входу управляемого усилителя 3.Регулятор работает следующим обРазом.Динамические свойства многих объектов управления, например, в угле- обогащении, в угледобыче описываются апериодическим звеном первого порядка с чистым запаздыванием-пР1)1 (р) = -д- -- (1)о р+ 1 выходная координата объекта;заданное значение выходной координатырошибка регулирования; заданное значение ошибки регулирования;.30 Ч(С) - управляющее воздействиена входе объекта;Ч,Ч , - минимальное и максимальное значения управляющеговоздействия;М - символ математическогоожидания;г. - время.Нелинейное звено 17 формирует,например, один из следующих законов:зг"фгде с - константа.Выход первого звена 2 сравненияподается на вход блока 11 оценкисреднего значения. В блоке 11 определяется оценка математического ожидания МЯ(й) ошибки регулирования,Выходной сигнал блока 11 подается.навход блока 12 выделения модуля указанного сигнала, т.е. на выходе блока 12 сигнал равенМЕ,Сигнал с выхода блока 12 сравнивается на втором звене 13 сравненияс сигналом задатчика 14 ошибки регулирования Я . На выходе второго звеФна 13 сравнения образуется сигнал,равный 1 М Е (Т) - Е 1.При этом возможны следующие трислучая:-я- МК(С) с я(2, М(Е Я" (8)3. МЯс- ф (9)Допустим, начиная с момента времени 1 = О имеет место первый случай 35(7).При этом на выходе второгб звена13 сравнения сигнал меньше или равен с, , а знак сигнала отрицательный или равный нулю. Следовательно, 40на входе порогового элемента 15 отрицательный или равный нулю сигнал,а на выходе этого элемента сигналотсутствует. С выхода генератора 16линейного нарастающего напряжения подается постоянное напряжение Ц максимальной величины через последовательно включенное нелинейное звено17 на управляющий вход усилителя 3 иего коэффициент усиления равен нулю 50е) =0) .Поэтому на входе интегратора 4сигнал также равен нулю, а на выходеего имеется постоянный сигнал ЧЧ (0)Ч ,поступающий через последовательно включенные блоки вьщеления минимума 5 и максимума 6 управляющего воздействия на вход объекта 9. Таким образом, система регулирования в этом случае оказывается разомкнутой,Пусть теперь в момент времени =С возмущение воздействия х(Т) нарушает условия (7). В данном случае имеет место второй случай (8). Тогда на выходе первого звена 2 сравнения Е(Т) 0, а 1 МЕ(й)- ЕО. На входе усилителя 3 сигнал отличен от нуля. На выходе второго звена 13 сравнения сигнал больше нуля, поэтому на выходе порогового элемента 15 сигнал также не равен нулю. Последний запускает генератор 16 линейно нарастающего напряжения, выходной сигнал которого через нелинейное звено 17 поступает на управляющий вход усилителя 3 и снижает коэффициент усиления (за счет шунтирования его входа). Линейно нарастающий сигнал генератора 16 Б(й)достигает своего максимального значения 11 в этот момент коэффициент усиления усилителя 3(С) падает до нуля. Цикл работы генератора повторяется через время Т (период следования импульсов) .После того, как усилитель 3 восстановит максимальный коэффициент усиления, начинает изменяться управляющее воздействие Ч(й). При этом выходная величина интегратора 4 начинает отслеживать рассогласование при периодически изменяющемся коэффициенте усиления усилителя 3.В момент йС условия (7) восстанавливаются,. поэтому коэффициент усиления усилителя 3 скачком падает до нуля, так как в силу условия (7) на управляющем входе усилителя скачком появляется напряжение У(С)=Б,).В момент времени = имеют место3условия (9) . При этом система работает аналогично случаю (8) до тех пор,пока в момент времени С1 не восстановятФся условия (7).При управляющем воздействии Ч= =сопзй, напряжение П(й) скачком увеличивается до 0 , а коэффициент усиления до (й)=0, т.е, система управления снова размыкается. Так как сигнал на входе интегратора 4 при этом становится равньм нулю, на его выходе остается сигнал Ч(4 ), достиг" нутый в момент восстановления условия (7).1374177 Составитель А.ЛащевРедактор Н.Швыдкая Техред И.Попович Корректор А.Тяско Заказ 601/43 Тираж 866 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4 Период следования линейно нарастающих импульсов генератора 16 определен по данным моделирования и составляет5(0,8 - 1,1)Однако возможны и другие его величины, исходя из желаемого характера изменения выходной координаты объекта управления. 10Интенсивность изменения коэффициента усиления усилителя 3 выбирается иэ условия желаемой скорости сходимости процесса управления и допускаемых перерегулирований и может 15 выбираться видом нелинейности и периода Т генератора 16. Предлагаемый адаптивный нелинейный регулятор реализует алгоритм, близкий к алгоритму работы оператора технологического 20 процесса и обеспечивает по сравнению с известным более высокую точность. Формула изобретения Нелинейный адаптивный регулятор, д 5 содержащий блок оценки среднего значения, нелинейное звено, первое звено сравнения, подключенное первым и вторым входами соответственно к выходам задатчика и датчика регулируемой координаты, а выходом - к информационному входу управляемого усилителя, соединенного выходом через интегратор с первым входом блока выделения минимума, второй вход и выходкоторого подключены соответственнок выходу задатчика нижней границыуправляющего воздействия и к входублока выделения максимума, соединенного вторым входом с выходом задатчика верхней границы управляющеговоздействия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности работы регулятора, в него дополнительно введены эадатчик ошибкирегулирования, блок выделения модуля,второе звено сравнения, пороговыйэлемент и генератор линейно нарастающего напряжения, вход блока оценки среднего значения подключен к выходу первого звена сравнения, а выход.через блок выделения модуля - кпервому входу второго звена сравнения, второй вход которого соединенс выходом задатчика ошибки регулирования, а выход подключен через последовательно соединенные пороговыйэлемент генератор линейно нарастающего напряжения и нелинейное звено =к управляющему входу управляющегоусилителя.