Система управления

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относи ическому управлению и нию и может быть исполь построения систем управ ческими объектами, сод чительные запаздывания ными влиянию неконтроли щений. Система управлен тся к автомар ег" иров аз о .но для ления техниржащими знаи подверженруемых.возмуия содержит редачи;мени; где К- коэФФициент п - постоянная вр - время запазды ания;е превышающееслучаях 5. целое число в практичес актеристики возмущении изменяются на интервал сущест- времелючает- . венно ни Г сяво ход ной управл мущении Задача управления закбеспечении инвариантновеличины (сигнала) обения от неконтролируемь ти вы кта воэп=1,И ТР+1 ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н ДВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельст718834, кл. С 05 В 13/00Авторское свидетельствоУ 1158975, кл. 0 05 В 13/О 1Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения систем управления техническими объектами, содержащими значи-. тельные запаздывания и пбдверженными влиянию неконтролируемых возмущений.Предполагается, что объект управления описывается моделью( )К -Р 6 задатчики, блок задержки, блоки срав"нения, экстраполятор, объект управления, Фильтры низкой частоты, сумматор, масштабирующий блок, Формирователь линии переключения с переменным наклоном, репейный блок с плавающей зоной нечувствительности, переключающее реле, блок переключенияструктуры. Задача управления заклвМа"ется в обеспечении инвариантностивыходной величины (сигнала) объектауправления от неконтролируемых возмущений. Система управления позволяет повысить точность регулированияпри наличии существенно изменяющихся неконтролируемых возмущений, особенно при их резком изменении, и повысить устойчивость системы за счетизменения структуры экстраполяторас "упреждением" при приближении регулируемой величины к заданию,причем в этот момент величина зоны нечувствительности большая, 1 ил.1456931 35 55 Цель изобретения - повышение точности регулирования.На чертеже приведена блок-схемасистемы управления,Система управления содержит задатчик 1, блок 2 задержки, первый блок3 сравнения, экстраполятор 4, объект5 управления, второй блок 6 сравнения, первый фильтр 7 низкой частоты, 10второй Фильтр 8 низкой частоты, третий блок 9 сравнения, третий Фильтр1 О низкой часФоты, четвертый блок 11сравнения, сумматор 12, масштабирую"щий блок 13, Формирователь 14 линии 15переключения с переменным наклоном,релейный блок 15 с плавающей зонойнечувствительности, переключающеереле 16, четвертый Фильтр 17 низкойчастоты, второй 18 и третий 19 задатчики и блок 20 переключения структуры.Чкстраполятор 4 и Формирователь14 линии переключения с переменнымнаклоном реализованы на одинаковых 25элементах например в виде реального Форсирующего звена с передаточнойФункцией с Р+1Ю(Р) = - "- --7 р+130 где настройки и Тсвязаны соотношением ь 10 ТСистема управления работает следующим образам,Выходной сигнал У(1) объекта 5 управления вычитается во втором блоке 6 сравнения из сигнала Т (1),пос% тупающега с выхода задатчика 1, и идет на первый Фильтр 7 низкой частоты, где частично подавляется измерительная помеха. Сигнал 3 У с выхода первого фильтра 7 низкой частоты идет на схему слоистого обращеКиия оператора - --и на вход 45те+11"Формирователя линии переключения с переменным наклоном. Выходной сигнал 8 Б масштабирующего блока 13 приближенно равен сигналу, который может быть получен с применением яв ного обращения оператора, Сигнал 30 определяется выражением (оператор Р для удобства записи опущен) 3 п- - 1+ (1- ч,) К + (1-Ч)3,Схема слоистого обращения оператора приближенно заменяет схему явного обращения. Точность приближения,определяется числом учитываемых членов ряда разложений. Для реализацииоперации обращения оператора выходной сигнал первого Фильтра 7 низкойчастоты преобразуется в первом слоесхемы обращения оператора, а именновычитается в третьем блоке 9 сравнения из выходного сигнала второгофильтра 8 низкой частоты, Сигнал ополученной разности с первого слояидет на сумматор 12 и третий Фильтр10 низкой частоты. В четвертом блоке 11 сравнения выходной сигналтретьего Фильтра 10 низкой частотывычитается из выходного сигналатретьего блока 9 сравнения и с второго слоя поступает на сумматор 12,где алгебраически суммируются сигналы с выходов первого Фильтра 7 низкой частоты, третьего 9 и четвертого 11 блоков сравнения, Выходнойсигнал сумматора 1 2 умножается на коэффициент 1 /К в масщтабирующем блоке13, на выходе которого получаетсясигнал 3 Б. Аналогичным образом может быть построена схема слоистогообращения и для большего количестваслоев, число которых определяетсясоотношением полезной составляющейи помехи сигнала,Выходной сигнал 1 11 масштабирующего блока 13 в первом блоке 3 сравнения алгебраически складывается свыходным сигналом блока 2 задержки(задержанным на время , равное времени запаздывания объекта управления), и в результате получаетсясигнал об оценке образцового управляющего воздействияи (А) = цИ -) + цВСигнал об 11 экстраполируетсяна время ь экстраполятором 4 и подается на реализацию в объект 5 управления,Сигнал ЯН) с выхода Формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном, представляющим собойэкстраполированное на время с значение сигнала о У(1), поступает навход релейного блока 15 с плавающейзоной нечувствительности, на второйвход которого поступает сигнал овеличине зоны нечувствительности.На выходе релейного блока 15 сплавающей зоной нечувствительностипоявляется логический сигналИ приБ(С)Ь (С) Р1 при ( Б(С)Д(С), который подается на блок 20 переключения структуры и переключающего реле 16, на второй вход которого подается сигнал о величине первой зоны нечувствительности Д а на третий - сигнал о величине второй зоны нечувствительности Ь, причем Д, сПереключающее реле 16 выполняет Функцию аналогового мультиплексора, подключающего тот или иной вход переключающего реле 16 к входу четвертого Фильтра 17 низких частот в зависимости от сигнала, поданного на первый (управляющий) вход,Величина зоны нечувствительности Д(С) после четвертого Фильтра 17 низких частот изменяется по законуЬ/1 + ТЬР при Р = 0 Д(С)=Д (1 + ТЬР при Р = 1, где значения Д Ь, тЬР выбираются экспо-.риментально, Ь. (С ) находится в промежутке Ь,с Ъ(С) Ь,В зависимости от значения логического сигнала с выхода релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности блок 20 ;ереключения . структуры Формирует значение Т по закону Т, при Р=ОТ приР=1,.причем Т,Т и значения Т и Т подбираются экспериментально,Эти значения устанавливаются в экстраполяторе 4 и Формирователе 14 линии переключения с переменным наклоном, Если текущее значение сигнала Б(С) на выходе Формирователя линии переключения с переменным наклоном находится внутри зоны нечувствительности релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности, то сигнал на выходе блока 15 равен логическому нулю. Тогда величина зоны нечувствительности Д(С) равна или приближается к Д а в экстраполяторе 4 и в Формирователе 14 ли- нии переключения с переменным наклоном устанавливается постоянная времени Т что соответствует меньшему быстродействии экстраполятора 4,При поступлении на объект такого возмущения, что величина Б(С) на вы 35 40 45 50 55 5 30 15 20 25 30 ходе Формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном выходит из зоны нечувствительности, срабатывает релейный блок 1 5 с плавающей зоной нечувствительности и устанавливает меньшую величину постоянной времени Т экстраполятора 4 и Формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном. Одновременно по команде с релейного блока 15 с плавающей зоной нечувствительности переключающее реле 16 подключает к выходу четвертого Фильтра 17 низкой частоты -сигнал Ь с выхода третьего задатчика, Величина зоны нечувствительности начинает увеличиваться до значения Ь) Д,После компенсации возмщения,когда величина Б(С) по абсолютной величине становится меньше величины Д(С), происходит переключение параметра Т настройки экстраполятора 4 и Формирователя 14 линии переключения с переменным наклоном на большую величину Т, к выходу четвертого Фильтра 17 низких частот подключается второй задатчик 18 с меньшей величиной Д, регулятор находится в ждущем" ре:жиме .Таким образом, по сравнению с известными предлагаемая система управления позволяет повысить точностьрегулирования при наличии существенно изменяющихся неконтролируемых возмущений, особенно при их резком изменении,при этом повышается устойчивость системы за счет изменения структуры экстраполятора с "упреждением" при приближении регулируемой величины к заданию, причем в этот момент величина зоны нечувствительности большая. Формула изобретенияСистема управления, содержащая задатчик, последовательно включенные блок задержки, первый блок сравнения, экстраполятор, объект управления второй блок сравнения и первыи Фильтр низкой частоты, выход задатчика соединен с другим входом второго блока сравнения, выход экстраполятора - с входом блока задержки, последовательно включенные второй Фильтр низкой частоты, третий блок сравнения, третий Фильтр низкой частоты, четвертый блок сравнения, сумматор и масштабирующий блок, выСоставитель В,Куз Техред А,Кравчук актор В.Данко орректор О.Кравцов Заказ 7552/46,ВНИИПИ Государств1 Тираж 788 Подписи ного комитета по изобретениям и 035, Москва, И-З 5, Раушская наб. крытиям при ГКНТ ССд, 4/5 Ужгород Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие 7 145693 ход которого соединен с другим входом первого блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоты подключен к входу второго фильтра низкой частоты, второму входу сумматоб ра и через третий блок сравнения к другому входу четвертого блока сравнения и третьему входу сумматора, о.т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности ре- гулирования, введены второй и третий задатчикиблок переключения структуры, последовательно соединенные формирователь линии переключе" 18 ния с переменным наклоном, релейный блок с плавающей зоной нечувствительности, переключающее реле и четвер-. 8тый фильтр низкой частоты, выходчетвертого фильтра низкой частотыподключен к входу задания эоны нечувствительности релейного блока сплавающей зоной нечувствительности,выходы второго и третьего задатчиковподключены соответственно к первомуи второму установочным входам переключающего реле, выход релейного блока с плавающей зоной нечувствительности через блок переключения структуры подключен к установочным входамэкстраполятора и формирователя линии переключения с переменным наклоном, информационный вход которогоподключен .к выходу первого фильтранизкой частоты,