Бинарная система управления объектами с запаздыванием

)9) ЯО )и) 1)4005 В 130 ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОткРытий ПИСАНИЕ БРЕТЕ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ исследовательисследований(21) (22) (46)ский Госпл (72) Д,С.М кова (53) (56) Р 112 4122150/24-2414.078623.03.88. Бил.ВВсесоюзный научиинститут системньана СССР и АН ССС.В.Емельянов, Саланьин, В.И.Сиз(54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОГЬЕКТАМИ С ЗАПАЗД 11 ВАНИЕМ(57) Изобретение относится к автоматическому управлении и регулированиви предназначено для автоматическогоуправления свободными колебаниями линейных динамических объектов с суще-,ственно нестационарными параметрами,менявщнмися неконтролируемым образомв ограниченных пределах и переменнымвременем запаздывания в каналах уп-.равления. Цель изобретения - обесне1383294 20 чение возможности регулирования объ"ектов с запаздыванием, повышение помехоустойчивости, грубости к реализации элементов и надежности системыуправления. Устройство содержит объ"ект 1 управления, блок 2 сравнения,задатчик 3, диИеренциаторы 4-4 ,соответствующих порядков, модульныеэлементы 5,-5, 16 сумматоры 6,9,11,17,23,28, усилители 7 ,Я, -8, 13,20,22,26,27, релейные элементы 18,12,1 О,умножители 15,19,24,источник 21постоянного напряжения, интеграторы14, 25. Предполагается, что динамикауправления описывается уравнением:у 01 + (С) и- и(С - (С, где, а;(С) - переменные Изобретение относится к области - автоматического управления и регулирования и предназначено для автоматического управления свободными коле 5 баниями линейных динамических объектов с существенно нестационарными параметрами, меняющимися неконтролируемым образом в ограниченных пределах и переменным временем запаздыва ния в каналах управления.Предполагается, что динамика объекта управления описывается уравнениему + а(С)у ++ а,(С)у =- ;(Цгде а,(С). - переменные параметры объекта, меняющиеся в известных предедах а; (са;(С) 6.а, 3. = 1,е ,п;а; и а; - . известные константы;(С) - переменное запаздываниепо времени в канале.управления, удовлетворяющее условию 0 б ( (С) ,где с, - известная константа.Задача управления состоит в сведении к нулю ошибки регулирования параметры объекта, меняющиеся в известных пределах а; с а;(С ) с а.,1,п, а;, а, - известные константы; ь(С) - переменное запаздывание по времени в канале управления, удовлетворяющее условию: 0 б ( С ("С) ( , где с., - известная константа. Задача управления состоит в сведении к нулю ошибки регулирования х(С ) =. у (С) - у(С) (далее считается у (С) = сопзС = 0) при любом начальном состоянии и при обеспечении условий малой зависимости свойств управляемых процессов в замкнутой системе от параметров объекта управления и величины запаздывания в канале регулирования. 1 ил.(далее остается у (С) = сопвС = 0) при любом. начальном состоянии и при обеспечении условий малой зависимости свойств управляемых процессов в замкнутой системе от параметров объекта управления и величины запаздывания в канале регулирования.Цель изобретения - обеспечение возможности регулирования объектами с запаздыванием, повышение помехо - устойчивости, грубости к реализации элементов и надежности системы управления.На чертеже представлена схема системы автоматического управления, реализующая предлагаемый ниже подход для объектов с запаздыванием.Бинарная система включает объект 1 управления, блок 2 сравнения, задатчик 3, диААеренциаторы 44 4 , соответствующих порядков, первые модульные элементы 5, 5, , 5, первый сумматор 6, первый усилитель7, вторые усилители 8, 8 фь 8 оф второй сумматор 9, первый релейный элемент 10, третий сумматор 11, второй релейный элемент 12 третий усилитель 13, первыйинтегратор 14, первый умножитель 15, второй модуль" ный элемент 16, четвертый сумматор 17, третий релейный элемент 18, второй умножитель 19, четвертый усили-.), ваО;20- начальний момент времени. В рамках рассматриваемой структурной схеми должны бить выполнены следующие условия на коэффициенты усиле 25 ния блоков 7,27,13;,++а - м Мд-а 1 .- (1, - 1) е, )Ы = 2 я/(1 яо.,),где р, = тах Да, (С)1аеаае;, -а;(С 30 35 с,= шах 1 сец = а + (р+ К/ Е " о)" 40 к(1+с)(1-о+ ) + 1 КеРоКонстанты с и 1, определяются по известной методике таким образом, что для переходной матрицы Р (1, ).сис темы дишеренциальних уравнений х; = х;, 3. = 1,2 п и-х., "-сх-оО (а )о В,а - параметры алгоритма вью 55 бираемые на основании требований, предъявляемых к системе.При выполнении указанных соотношего онии для К К, О рассматриваемая 50,тель 20, истпчник 21 постоянного напряжения, пятый усилитель 22, пятый сумматор 23, третий умножитель 24, второй интегратор 25, шестой усили 5 тель 26седьмой усилитель 27, шестой сумматор 28.Предлагаемое изобретение получено в рамках следующего подхода. В систему управления введены элементы, обес печивающие выполнение неравенстваЕЬ)И) при 11 где (1 ) = сх, (1;) ++4 сл- х )- (т) + х р 15(й) = 6)1 И);= = сопятО;в-а в+аяа ЦЕ (Н система управления обеспечивает следующую оценку на х(1):Ь )х;(1)1 Мх (С,) е: -УМ = сопяТО,а, следовательно, и решение поставленной задачи управления.Бинарная система работает следующим образом.Сигнал у И) с выхода задатчика 3 сравнивается с сигналом у(1) с вихода объекта 1 управления в блоке 2 сравнения. Полученный сигнал ошибки х(т,) поступает непосредственно на вход, второго усилителя 8, и на вход первого модульного элемента 5 а на входы вторых усилителей 8 ,8 ,, 8 и первых модульных элементов 5,55 ) поступает через дидхЪеренциатори соответствующих порядков 4, 4,еее,4,.Сигналы с выходов первых модульных элементов 5,5 5подаются на входы первого сумматора 6. Сигналы с выходов вторых усилителей 8 8 , , 8 подаются на входы второго сумматора 9, полученная на выходе второго сумматора 9 линейная комбинация сигнала ошибки и (и)-й ее производной являются ошибкой ЯИ ) контура координатно-параметрической обратной связи; она подается на вход первого релейного элемента 10, выходной сигнал которого последовательно проходит третий сумматор 11, второй релейный элемент 12, третийусилитель 13 и первый интегратор 14. Сигнал, полученный на выходе первого интегратора 14, подается на вход первогоумножителя 15 и второй вход третьего сумматора 11Выходной сигнал второго сумматора 9 преобразуется вторым релейным элементом 16 и подается на вход четвертого сумматора 17, а с его выхода - через третий релейный элемент 18 поступает на вход второго умножителя 19. На второй вход второго умножителя 19 подается выходной сигнал четвертого усилителя 20, входным сигналом для которого служит вырабатываемый блоком 21 сигнал, величина которого равна единице. Выходной сигнал блока 21 также подается через пятый усилитель 22 на вход пятого сумматора 23, на второй вход которого подается выходной сигнал второго умножителя 19. Выходной сигнал пятогоасумматора 23 подается на вход треть-,1383294 ВНИИХИ Заказ 1296/45 Тираж 866 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 его умножителя 24, выход которого соединен с входом второго интегратора 25. Выходной сигнал второго интегратора 25 подается на второй вход третьего умножителя 24, на вход шестого усилителя 26 и на вход седьмого усилителя 27. Выходной сигнал шестого усилителя 26 подается на второй вход четвертого сумматора 17. Выход седьмого усилителя 27 подключен к входу шестого сумматора 28, на второй вход которого подается выходной сигнал первого сумматора 6, пропущенный через первый усилитель 7. Виходной сигнал шестого сумматора 28 служит вторим входным сигналом для первого умножителя 15, на выходе которого вырабатывается сигнал упраВления и(1 ), подаваемый на объект 1. 20В предлагаемой системе контур координатной обратной связи образован блоком 2 сравнения, диеренциаторами 4 4 4 первыми модульными элементами 5 5 ,5, первым сумматором 6, первым усилителем 7, шестым сумматором 28, первым умножителем 15, вторыми усилителями 8,88, вторим сумматором 9, вторим модульным элементом 16, четвертым сумматором 17, третьим релейным элементом 18, вторим умножителем 19, источником 21 постоянного напряжения . , четвертым 20 и пятым 22 усилителями, пятым сумматором 23, третьим умножителем 24, вторым инте 35 гратором 25, шестым 26 и седьмым 27 усилителями.Контур координатно-параметрической обратной связи образован первым ре лейним элементом 10, третьим сумматором 11, вторым релейным элементом 12, третьим усилителем 13 и первым интегратором 24. 45Формула изобретения Бинарная система управления объектами с запаздыванием, содержащая последовательно соединенные первый умножитель, объект управления и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а виход с входами диЫеренциаторов, выходы которых и выход блока сравнения подключени через соответствующие первые модульные элементы к входам первого сумматора, а через соответствующие вторые усилители - к входам второго сумматора, выход которого подключен к входу первого релейного элемента, выход которого через последовательно соединенные третий сумматор, второй релейный элемент и третий усилительсподключен к второму входу третьего сумматора и к входу первого умножителя, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования объектами с запаздива" нием, повышения помехоустойчивости, грубости к реализации элементов и надежности системи управления, она содержит второй модульныи элемент, вход которого подключен к выходу второго сумматора, а виход - к входу четвертого сумматора, выход которого через третий релейний элемент подключен к входу второго умножителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого усилителя, входом подключенного к выходу источника постоянного напряжения, а выход второго умножителя соединен с входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя, входом подключенного к выходу источника постоянного напряжения, а выход пятого сумматора подключен к входу третьего умножителя, выход которого подключен к входу второго интегратора, виход которого соединен с вторым входом третьего умножителя, а через шестой усилитель - с вторым входом четвертого сумматора, выход второго интегратора соединен с входом седьмого усилителя, выход которого подключен к входу шестого сумматора, вторым входом присоединенного к выходу первого усилителя, входом подключенного к выходу первого сумматора, а виход шестого сумматора соединен с вторым входом первого умножителя.