Система регулирования объектов высокого порядка с запаздыванием

(19 5 В 13/ 5)5 ОСУДАРСТВЕННЬО ИЗОБРЕТЕНИЯРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЪТИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А(71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Великого Октября и Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе(56) Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.; Машиностроение. 1974, с, 214, рис.О. 48,Авторское свидетельство СССР М 1080118, кл. 6 05 В 13/02, 1983.(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБ ТОВ ВЫСОКОГО ПОРЯДКА С ЗАПАЗД НИЕМ ЬЕКЫ ВАиче- моения кого ных ий.до ыратносится к автома и регулированию и овано для постро ния объектами высо ыванием; подверже ируемых возмущен ла регулирования в учае описывается в чно+т. - 1 -- у(.) - + п - 1+Т 1 + котором у(т) - регули рован с,т-вие; в(т) -- Г),в ъекта здей- еден) =фф - т)+и( выходная переменная о ия; о(1) - регулирующее в неконтролируемое, при Изобретение о скому управлению жет быть использ систем регулирова порядка с запазд влиянию неконтрол Динамика кана статочно общем сл жением(57) Изобретение Относится к технике автоматического управления и регулирования и может быть использовано для построения систем регулирования объектов высокого порядка с запаздыванием, подтверженных влиянию неконтролируемых возмущений, Цель изобретения - повышение точности регулирования, Введение второго сумматора, первой группы масштабирующих элементов, третьего сумматора, группы элементов задержки, последовательно включенных группы элементов экстраполяции, группы сумматоров, второй группы масштабирую(цих элементов и четвертого сумматора позволяет в явном виде получать и экстраполировать оценку приведенного неконтролируемого возмущения, а также учитывать свободное движение объекта без дифференцирования помехоискаженного сигнала. 1 з.п,ф-лы, 1 ил,ное к регулирующему входу возмущение: ТпТ 0 - постоянные времени; 1 - коэффициент передачи; х - время запаздывания; и - порядок дифференциального уравнения,Задача регулирования заключается в обеспечении инвариантности регулируемой координаты (выходной переменной) от неконтролируемых возмущений,Цель изобретения - повышение то сти регулирования,На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы регулирования обьекта высокого порядка с запаздыванием.На чертеже приняты следующие обозначения: о - действительное управляющее воздействие; у - действительный выходобъекта; в - неконтролируемые возмущения,Система регулирования объекта высокого порядка с запаздыванием содержит объект 1 регулирования, исполнительный блок 2, первый датчик 3, второй датчик 4, элемент 5 задержки, второй сумматор б, модель 7 обьектива, четвертый масштабирующий блок 8, блок 9 вычитания, первый 10, второй 11 и третий 12 интеграторы, первый 13, второй 14 и третий 15 масштабирующие блоки, первый блок 16 сравнения, первый регулятор 17, группу 18 элементов задержки, группу 19 элементов экстраполяции, первую группу 20 масштабирующих элементов, группу 21 сумматоров, третий сумматор 22, вторую группу 23 масштабирующих элементов, четвертый сумматор 24, первый сумматор 25, второй регулятор 26, второй блок 27 сравнения, задатчик 28.Система работает следующим образом, Второй регулятор 26 вырабатывает регулирующее воздействие в зависимости от отклонения прогноэируемого выхода объекта от заданного значения. Прогнозируемый выход объекта содержит три составляющие: одна составляющая на выходе третьего сумматора 22 - свободное движение объекта, другая составляющая на выходе группы 19 экстраполяторов - экстраполируется оценка приведенного возмущения и третья составляющая - эффекты реализованного на интервале времени запаздывания регулирующего воздействия.Свободное движение объекта определяется в замкнутом контуре, составленном из модели 7 объекта и первого регулятора 17,С этой целью регулирующее воздействие измеряется первым датчиком 3, полученный сигнал задерживается на время запаздывания в элементе 5 задержки и поступает на первый вход второго сумматора 6, Сюда же поступает и компенсирующий сигнал с выхода первого регулятора 17, например с пропорционально-интегральным законом регулирования. Выходной сигнал второго сумматора 6 преобразуется в модели 7 объекта без учета запаздывания и полученный сигнал о модельном выходе объекта вычитается в первом блоке 16 сравнения из сигнала второго датчика 4 о выходе объекта 1, Выходной сигнал первого блока 16 сравнения поступает на вход первого регулятора 17 и таким образом, получается замкнутый модельный контур регулирования. Выходной сигнал первого регулятора 17 представляет запаэдывающую оценку приведенного возмущения. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Модель 7 обьекта в системе регулирования описывает обьект третьего порядкаЗ,д гщ дзз г , 1 д,+ т у = фф - т) + й - т)1и в соответствии с этим в четвертом масштабирующем блоке 8 сигнал умножается накоэффициент 1/Тз, в первом масштабирующем блоке 13 - на Тг/Тз, во втором масштабирующем блоке 14 - на Т 1/Тг, в третьеммасштабирующем блоке 15 - на То/Тз.На выхозде блока 9 вычитания получается сигнал б у(т)/Ф, на выходе первого интегратора 10 - б у(с)/бт, на выходе второгоинтегратора 11 - бу(т)/бт и на выходе третьего интегратора 12 - у(т), В результате можно определить свободгное движение объекта,умножая сигналы б у(т)Наг, сну(т)/б 1 и у(т)в первой группе 20 масштабирующих элементов на постоянные коэффициенты и алгебраически суммируя выходные сигналыпервой группы 20 масштабирующих элементов в третьем сумматоре 22; Коэффициенты масштабирующих элементов первойгруппы 20 масштабирующих элементов определяются в зависимости от параметровмодели обьекта, в частном случае, по выражениям1 = - зюпу; 12 = (/Ззпу - сазу) Т;2КЗз = (Ззпу - созу) Т 2 у = -г, /3 Т2 Тпри То = 1; Т 1 = 2 Т Т 2 = 2 Т; Тэ =. Т,згде к 1, кг, 1 з - коэффициенты соответствующих масштабирующих элементов;Тп - интервал памяти системы,В системе регулирования взят объекттретьего порядка, Аналогично определяетсясвободное движение и для объекта болеевысокого порядка.Выходной сигнал первого регулятора 17об оценке приведенного к входу объекта 1возмущения ф - т) подается на группу 19элементов экстраполяции, в которых экстраполируется траектория ч на интервалевремени от (т - т) до 1; в элементе экстраполяции 19-1 на интервал времени Лт; в элементе экстраполяции 19 - (й) - на (й --1) Лт,; в элементе экстраполяции 19 - й -на й Лт. Число й выбирается исходя източности экстраполяции и в большинствепрактических случаев берется равным 10-20,Тогда Лг = т/й есть интервал дискретизации времени запаздывания.Выходной сигнал первого датчика 3 срегулирующем воздействии поступает навход группы 18 элементов задержки, гдезапоминается его траектория на интервалевремени запаздывания гс дискретностью Ьх. В элементе 18 - 1 задержки сигнал задерживается на время Лт и поступает на элемент 18 - 2 задержки, где такжезадерживается на время Лг, выходнойже его сигнал будет задержан уже на время 2 Ьг . Выходной сигнал последнегоэлемента 18-й задержки будет задержан навремя Й Лс.Полученные сигналы о траекториях регулирующего воздействия и экстраполированного приведенного возмущенияалгебраически суммируются в согласованных по времени точках в группе 21 суммато-.ров. Для этого выходной сигнал первогодатчика 3 о значении регулирующего воздействия в текущий момент времени т поступает на один вход сумматор 21-1, на егодругой вход поступает выходной сигнал элемента экстраполяции 19 - й об экстраполированной на момент времени 1 = 1 - г+ 20+ й Лт оценке приведенного возмущения.В сумматоре 21-2 суммируются сигналы намомент времени (т - Лт) с выхода элемента18 - 1 задержки и с выхода элемента 19-(й 1) экстраполяции. В сумматоре 21 - (М + 1) 25суммируются сигналы на момент времени( - Лх) с выхода элемента 18 - М задержкии с выхода первого регулятора 17, Выходные сигналы группы 21 сумматоров умножаются во второй группе 23 на весовые 30коэффициенты, определяемые исходя из весовой функции конкретного объекта и алгебраически суммируются в четвертомсумматоре 24. Выходной сигнал сумматора .24 о прогнозе эффектов регулирующих воздействий и оценки приведенного возмущения поступает на первый сумматор 25, гдесуммируется с выходным сигналом третьегосумматора 22. Первый 25, третий 22 и четвертый 24 сумматоры разделены для того, 40чтобы получить отдельно сигналы о составляющих прогнозируемого выхода объекта,которые требуются для испытания и наладки системы регулирования,Выходной сигнал первого сумматора 25 45о прогнозируемом на момент времени (1+ г)выходе объекта вычитается из выходногосигнала задатчика 28 о заданном значениивыхода объекта и преобразуется вторым регулятором 26, например, с пропорционально-интегральным законом регулирования всигнал регулирующего воздействия, который реализуется в регулирующее воздействие исполнительным блоком 2.Формула изобретения 551. Система регулирования обьектов высокого порядка с запаздыванием содержащая первый и второй датчики, элементзадержки, первый и второй блоки сравнения, первый сумматор, первый и второй регуляторы, модель объекта, исполнительный блок, задатчик, причем выход задатчика соединен с суммирующим входом второго блока сравнения, выходом соединенного с входом второго регулятора. выход исполнительного блока соединен с входом первого датчика и с входом объекта управления. выход которого соединен с входом второго датчика, а первый выход модели объекта соединен с вычитающим входом первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения точности регулирования, введены второй, третий и четвертый сумматоры, первая и вторая группы масштабирующих элементов, группа элементов задержки, состоящая из Й последовательно соединенных элементов задержки, группа элементов экстраполяции, состоящая из Й элементов экстраполяции, группа сумматоров, состоящая из (й+ 1) сумматора, причем выход четвертого сумматора соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с вычитающим входом второго блока сравнения, второй, третий и первый выходы модели объекта подключены к соответствующим входам масштабирующих элементов первый группы, выходы которых соединены с входами третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входол 1 первого сумматора, выход второго регулятора подключен к входу исполнительного блока, выход второго датчика соединен с суммирующим входом первого блока сравнения, выход первого датчика соединен с входом элемента задержки, с входол 1 группы элементов задержки, с первым входом первого сумматора группы, выходы каждого элемента задержки группы подключены к первым входам соответственно с второго по (й+ 1) сумматоров группы. выход элемента задержки соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом модели объекта, выход первого блока сравнения через первый регулятор подключен к второму входу второго сумматора, к входам элементов экстраполяции группы, к второму входу (й + 1)-го сумматора группы, к вторым входам с первого по М-й сумматоров которой подключены выходы соответственно с М-го по первый элементов экстраполяции группы, а выходы сумматоров группы подключены к соответствующим входам масштабирующих элементов второй группы, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора.2, Система поп.1,отличающая сятем, что модель обьекта содержит первый, второй, третий и четвертый масштабирующие блоки, блок вычитания, последовательно соединенные первый, второй и третий интеграторы,1667002 Составитель В,ПилишкинРедактор Ю,Середа Техред М,Моргентал Корректор В,Гирняк Заказ 2521 Тираж 475 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, )К, Раушская наб 4/5В Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 причем вход масштабирующего блока является входом модели объекта, выходы первого, второго и третьего интеграторов являются соответственно вторым, третьим и первым выходами модели обьекта и соединены соответственно через первый, второй и третий масштабирующие блоки с первым, вторым и третьим вычитающими входами блока вычитания, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого масш табирующего блока, а выход - к входупервого интегратора,