Самонастраивающаяся система

союэ сОВетснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК 13 я) С йттщ Г - ,; ОПИС Е ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТ РЕТЕН АВТОРСН ре оГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМпо изоБРетениям и отнпРИ гкнт ссо(56) Авторское свидетельство СССРФ 928302, кл . С 05 В 13/04, 1980 ..частности к самонастраивающимся системам управления с эталонной модельюЦелью изобретения является повышениебыстродействия процессов самонастройки. Самонастраивающаяся системз с 801606963 держит объект управления 1, эталонную модель 2, вычитатель 3, сумматор 4, блок 5 выработки сигналов настрой ки, цепи настройки 6, состоящие из блока 7 дифференцирования, блока 8 гулируемого коэффициента усиления, усилителя постоянного тока 9 аналогового интегратора, элемента дополнительной обратной связи 10, соответственно первого, второго и третьего ключей 11 - 13, функционального преобразователя 14, блока 15 линейного оператора, блока 16 определения модуля, фильтра низкой частоты 17, порогового устройства 18, а также дополнительный сумматор 19, четвертый ключ 20, умножитель 21, фильтр высокой частоты 22, генератор бело 1 о шума 23 и элемент ИЛИ 24. 1 ил.э11 зобретение относи.ся к автомати 1 ес каму управлепн 10) н частности ксамснастраквающимс 51 систеиаи управ,не ни 51 с: таланн)1 ми моделя или явля5егся дапал 1:п 1 ельным к авт.св.й 928302,11 условиях работы с ограниченнымспектром Входного сигнала устройства1111 еет низкую скорость настройки параметров. Это делает актуальным поиск путей ее повышения.Баль )1 зобре гения - повышение быстродействия;.11 а чертеже представлена функциО 11 альпая схсма саманастре 1 иВающейся 15системы, где 8 - задаю 1 цее нсздейТг)11 е; х и х - Выходные сигналы"бъект 11 управления и этслонной ИОС 11 сте 1 ча содержит объект .1 управленин, эталонную модель 2, ньгдитатель 3, сумматор 4) блок 5 выработки сигналов настройки цепи 6 настройки саста 5 гщие из блока 7 диффере 11 ц 11 ронан 1111 блок 11 8 регулируемого 25коэффициента усилентгя, усилителя 9настоянного тока аналогового интегра 1 ора, элемента 1 О дополнительнойобратной связи, первого 11, нтарагс12,и третьего 3 ключей, Функцианальнаго преобразователя 1 ч) блока 15лп 11 еипага оператора, блока 1 б апре 1 О 11.ни 51 мсдулЯ Фильтра 1 / низкОЙ,;апал 11 итель 11 ый кл 1 юч 20, умнажитель21) Фильтр 22 Высокой чистоть 1) гене, атар 23 бет 1 ага шума и элемент1,т;- т ) 2Само .1 астраинающаяся система работает следу 10 щ 11 ы образом.1 а Вход системы постудает задаю"1 ее воздействие г, которое атраб; тына:тся как объектам 1 управлениятак 1 тапапнай мадель 1 ю 2, Б там 45с 1 у 1 ае,. если параметры объекта отличашгся ат 11 араметран эталонной модели. на выходе нычитатедя 3 рассагласанан:;я появится си 1 нап рассогласования . который .поступает на вход)1) 50блока ),Блок 5 выработки сигналов настройки, псальэуя также информацию а, состоянии объекта, Вычисляет напран - ление н скс)рость перестройки коэффи)игч 1 таз абратпых связей па выходной каоюг,:ипате и ее производным, требуемые дпя обеспечения схадимости и устойчивости процессов самонастройки, и подает сигналы настройки через ключи 13 на входы интеграторов, реализо" ванных на усилителях 9 постоянного тока.Алгоритм работы блока настройки,реализованного в Форме управляемых коэффициентов обратных связей по каждой компоненте вектора состояния объекта, слецующий:С 1 0 С1.1 ) 2),) пуР 1 + гР 211 + +" Ргде х - компоненты вектора состояния объекта.Для структуры, приведенной вФиг, 11, х , = с 1 х /с 1 г. , й, - коэф)1Фициенты) апределяюшие скорость процесса настройки; р; - коэффициенты,определяемые из условия устойчивости и качества процессов настройки;0) - настраиваемые параметры (коэфФициенты обратной связи).В гам случае, если н спектральномсоставе сигнала рассогласования Юсуществу 1 ют составляющие достаточнога уровня, чтобы блок смог индентиФицирсвать па ним текущее значение со-ответствующего параметра объекта ивыработать сигнал настройки для компенсации изменения этого параметра, ас другой стороны, такого уровня, чтос точки зрения качества работы объекта ега следует считать недопустимым,пороговое устройство 18 вырабатываетвыходной сигнал, который включаетключ 13, г в интеграторе устанавливает режим интегрирования, что обеспечивает перестройку соответствующегопараметра Объекта путем перестройкикоэффициента передачи блока 8,Если же уровень этих составля 1 ющихсигнала рассогласования меньше допустимого, та ключ 13 разомкнут, аинтегратор переведен в режим хранения информации а последнем перед отключением ключа 13 значении коэффициента передачи блока 8,Именна этот режим характерен дляотработки медленно меняющихся или.постоянных па уранию входных управляющих воздействий. В этом режимесистема не способна производить иден,тификацию параметран объекта, поэтому наилучшим вариантам будет стабилизация параметран цепей настройкида момента, когда управляющие воздЕй 160696310 15 20 25 30 35Ф4045 50 ствия обеспечат наличие переходной составляющей в выходном сигнале объекта х и модели х , что является неОобходимым условием получения досто" верных оценок параметров объекта и сходимости процесса самонастройки.С целью получения неограниченного времени хранения информации в интеграторе дополнительно введен Функциональный преобразователь 14, представляющий собойпоследовательно соединенные преобразователь аналог - код и код - аналог с инверсной полярностью выходного сигнала.В режиме интегрирования, когда ключи 12 разомкнуты управляющим воздействием с выхода порогового устройства 18, функциональный преобразователь 14 работает в режиме слежения за напряжением на выходе аналогового интегратора. В момент перевода интегратора в режим хранения ключи 11 и 12 замыкаются, а ключ 13 размыкаетсяПри этом аналоговый интегратор переводится в режим фильтра нижних частот первого порядка путем подключения элемента 10 дополнительной обратной связи параллельно конденсатору интегратора. Коэффициент передачи этого фильтра равен единице, что обеспечивается равенством элемента 10 обратной связи и входного резистора аналогового интегратора, В этом случае аналоговый интеграторМи функциональный преобразователь 14 образуют через ключ 11 замкнутую цепь устойчивость которой обеспечивается . порогом нечувствительности функционального преобразователя 14, Напряжение на выходе интегратора поддерживается равным значению его перед переводом в реким хранения, что является определяющим Фактором для продолжения нормального функционирова.ния системы после последующего перевода интегратора в режим интегрирования. В качестве функционального преобразователя 14 наиболее удобно использование аналого-цифрового преобразователя (АЦП) следящего уравновешивания, так как в структуре АЦП этого типа необходимо присутствует цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), причем полярность выходного сигнала ЦАП обратна полярности входного сигнала АЦП. Скорость преобразования Функционального преобразователя 14 должна выбираться такого значения, чтобы за время преобразования выходное значение напряжения аналогового интегратора не успело измениться на величину большую, чем порог нечувствительности Функционального преобразователя 14. Это практически не накладывает ограничений на выбор функционального преобразователя 14, так как постоянные времени интеграторов в цепях перестройки параметров имеют величины, в десятки и сотни раз превышающие наибольшие из постоянных времени объекта управления.Блок 15 линейного оператора предназначен для выделения той части спектра сигнала рассогласования, которая преимущественно содержит инФормацию о соответствующем параметреобъекта. После выделения модуля наблоке 16 и фильтрации фильтром 17низкой частоты сигнал поступает напороговое устройство 18. Выбор параметров блока 15 линейного оператора и .порога срабатывания пороговогоустройства 18 производится с учетомконкретных особенностей и параметровобъекта управления, сигналов управляющего воздействия и уровня шумов измерительных элементов объекта управления. Нижнее значение порога срабатывания порогового устройства 18 не должно выбираться меньше 2 - 3- кратного значения среднего квадрата шумов в составе сигнала рассогласованияс учетом обработки его спектра блоком 15 линейного оператора.Скорость процессов самонастройки в значительной мере зависит от ширины спектра входного сигнала. Это делает целесообразным для усксрения процессов самонастройки введение дополнительного вспомогательного сигнала на входе системы в виде шума с широким спектром гармонических составляющих, В то же время необходимо, чтобы ошибка, возникающая от действиявспомогательного сигнала, не ухудшала качества работы системы и тем более не влияла на работу уже настроенной системы.Поэтому формирование и разрешение подачи вспомогательного сигнала производится следующим образом, Входной сигнал подается на фильтр 22 высоких1606963 Составитель В.ХрамовРедактор Е.Копча Техред М.Дидык Корректор Т.Палий Заказ 3549 Тираж 662 Подписное ВНИИПИ Гасударственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж; Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 частот, согласованный с полосой пропускания объекта таким образом, что на его выход пропускаются частоты, лежащие в среднечастотной области частотной характеристики объекта, а более низкие частоты подавляются. В этом случае сигнал на выходе фильтра 22 может считаться мерой динамического состояния объекта. При наличии параметрического рассогласования иенцу объектом .и эталонной моделью именно в динамике возникают значительные координатные ошибки, чта делает допустимым в этом режиме использование вспомогательного сигнала. При этом ошибка от воздействия .вспомогательного сигнала. не будет определяющей в сравнении с динамическими ошибками в самой системе. Дополнительный вспомогательный сигнал со спектром,задаваемым генератором 23 белого шума и амплитудой, определяемой величиной сигнала на выходе фильтра 22 высоких частот, формируется на выходе умно- жителя 21. Информация о необходимости самонастройки параметров объекта в логическом виде присутствует на выходах пороговых устройств 18,соответствующих цепей 5 настройки, Сведенная на элементе ИЛИ 24 эта информация преобразуется на ега выходе в сигнал подтверждения необходимости перестройки параметров, а спедавательно, и подачи дополнительного(вспомогательного сигнала. При уровне логической единицы ключ 20 замы кается и вспомогательный сигнал поступает на вход настраиваемой системы. В противном случае ключ 20 разомкнут, что исключает влияние вспомогательного сигнала на работу уженастроенной системы. 10 формула изобретения Самонастраивающаяся система поавт.св. У 928302, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повьцпения быстродействия, в нее дополнительно введены генератор белого шума, умнажитель, дополнительный ключ,дополнительный сумматор, фильтр высоких частот и элемент ИЛИ, причемгенератор белого шума подключен кпервому входу умножителя, второйвход которого через фильтр высокихчастот соединен с первым входом дополнительного сумматора, являющимсявходом системы, выход умнажителя через дополнительный ключ связан свторым входом дополнительного сумматора, управляющий вход дополнительнога ключа соединен г выходом элементаИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам. пороговых устройств, выход дополнительного сумматора соединен с входом эталонной модели.35