Система управления нестационарными объектами с эталонной моделью

(19) (11) 05 В 13 04 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕН ПО ИЗОБРЕТЕН ПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем управления(56) 1. Самонастраивающиеся системы, Труды 1-й Всесоюзной конференции по теории и практике СНС, - М.: Наука, 1965, с,23-45.2. Петров Б.Н. и др, Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем управления. - М.: Машиностроение, 1972, с.122-124.(54) СИСГЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении . технологическими процессами.Известна система управления с эталонной моделью, содержащая источник, управляющего воздействия, соединенный выходом с входами эталонной модели и регулятора, подключенного выходом к входу объекта управления, соединенного выходом с первым входом блока сравнения, вторым входом подключенного к выходу эталонной модели, а выходом через блок настройки- к управляющему входу регулятора (1),Недостатки такой системы - низкие точность и быстродействие, что не позволяет осуществлять управление нестационарными объектами.Наиболее близкой к предлагаемой является система управления с эталонной моделью, содержащая источник управляющего воздействия, первый и второй, блоки сравнения, регулятор, блок умножения, сумматор, выход которого(57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при управлении технологическими процессами. Целью изобретения являются повышение точности и . быстродействия системы. Цель достигается тем, что входное воздействие подается на входы основного контура регулирования и эталойной модели, выходные сигналы которых сравниваются. Результат сравнения умножается на выходной сигнал основногоконтура регулирования. Полученное произведение умножается на степенной сигнал, интегрируется и умножается на степенной сигнал. Полученные произведения суммируются и в зависимости от полученной суммы меняется коэффициент регулятора.4 ил. подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы, выход регулятора подключен к вычитающему входу первого блока сравнения, выход которого подключен к входу объекта управления, а суммирующий вход- к выходу источника управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему выходу второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу блока умножения (2),Недостатками известной системы являются низкие точность и быстродействие.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия,Поставленная цель достигается тем, что в систему управления нестационарными объектами с. эталонной моделью, содержащую источник управляющего воздействия, первый и второй блоки сравнения, регуля30 входу второго умножителя, выход которогоявляется выходом канала настройки, а второй вход подключен к выходу интегратора, выход которого подключен к выходу первого умножителя, 35 40 50 55 тор, блок умножения, сумматор, выход которого подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы, выход регулятора подключен к .вычитающему входу первогоблока сравнения, выход которого подключен к входу объекта управления, а суммиру, ющий вход - к выходу источникауправляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен ксуммирующему входу второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу блока умножения, дополнительно введен генератор опорных сигналов, и кана лов настройки, каждый из которых содержит интегратор, первый и второй умножители, выход каждого канала настройки подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы каналов настройки подключены к выходу блока умно жения, а вторые входы - к соответствующим выходам генератора опорных сигналов, причем первый вход первого умножителя каждого канала настройки является первым входом канала настройки, второй вход первого умножителя является вторым входом канала настройки и подключен к первому На Фиг.1 приведена структурная схемасистемы; на фиг,2 - 4 - циклограммы работы известной и предлагаемой систем,На схеме обозначены источник 1 управляющего воздействия, первый блок 2 срав; нения, объект 3 управления, эталонная модель 4, регулятор 5, второй блок б сравнения, блок 7 умножения, каналы 8 настройки, первый 9 и второй 10 умножители, интеграторы 11, генератор 12 опорных сигналов и сумматор13,В качестве о 6 ъекта 3 управления рассматривается существенно нестационарный объект управления первого порядка спередаточной Функцией вида1Р + атьбгде р=а(т) - ограниченная функция времени,В простейшем случае регулятор 5 может быть реализован на основе блока умножения 21.Генератор 12 опорных сигналов в общем случае Формирует на своих выходах 5 10 15 20 25 периодические линейно независимые сигналы, период которых равен Т. На выходах генератора 12 опорных сигналов формируются сигналы виаО 1 г" = Сь 1 т",т.е, О 12 = Со; Ои = С 1 т; Оы = Сгт и т.д., гдеЗ 2и = 1,й; й - число каналов настройки, В момент времени т = е Т, а = 1,М,все выходные сигналы сбрасываются в ноль.Кроме указанных опорных сигналов могут быть применены другие периодические линейно независимые сигналы, например вида с 1 зпа т; 01 созв 11; с 2 з 1 пмг т; б 2 созво и т,д.Эталонная модель 4 представляет собой устойчивое стационарное звено первого порядка с передаточной Функцией вида1р+аэгде аэ - известная константа.Система работает следующимобразом, Сигнал 9 с выхода источника 1 управляющего воздействия подается на вход эталонной модели 4 и на первый вход первого блока 2 сравнения. В последнем сигнал ц сравнивается с выходным сигналом регулятора 5. С выхода первого блока 2 сравнения сигнал поступает на вход объекта 3 управления, Выходные сигналы объекта 3 управления и эталонной модели 4 поступают на входы второго блока 6 сравнения, в котором выходной сигнал эталонной модели 4 вычитается из выходного сигнала объекта 3 управления. Выходной сигнал второго блока б сравнения поступает на второй вход блока 7 умножения, на первый вход которого поступает выходной сигнал объекта 3 управления,С выхода блока 7 умножения сигнал поступает на первые входы всех устройств 8 настройки, на вторые входы которых поступают выходные сигналы генератора 12 опорных сигналов, В каждом и-м канале 8 настройки выходной сигнал блока 7 умножения умножается на соответствующий выходной сигнал генератора 12 опорных сигналов (т,е. на опорный сигнал) 012 в первом умно- жителе 9, выходной сигнал которого интегрируется в интеграторе 11. Выходной сигнал интегратора 11 умножается на опорный сигнал О 12" во втором умножителе 10, выходной сигнал которого является выходным сигналом и-го канала 8 настройки. Входные сигналы всех каналов 8 настройки суммируются в сумматоре 13,Выходной сигнал сумматора 13 поступает на управляющий вход регулятора 5, изменяя его коэффициент передачи. В простейшем случае, при реализации регулятора5 на основе блока умножения 2), выходной сигнал регулятора 5 равен произведению выходного сигнала объекта 3 управления на выходной сигнал сумматора 13.При необходимости область применения системы может быть распространена на объекты более высокого порядка. Так, например, при объекте второго порядка добавляются сравнение производных выходных сигналов объекта 3 управления и эталонной модели 4 и аналогичные каналы 8 настройки коэффициента передачи регулятора 5 по производной и т.д.При моделировании в качестве объекта 3 управления используют устройство с передаточной функцией1Р+ао+а 1 Са в качестве эталонной модели 4 - с передаточной функцией1р+аэНа фиг,2 приведен график ошибки е,получаемой в результате работы прототипа;на фиг.З - график ошибки е, получаемой эрезультате работы данной системы при использовании двух опорных сигналов01 г = сопзс и 01 г = с,на фиг.4 - график ошибки е, получаемой врезультате работы данной системы при использовании опорных сигналов:01 г -сопзс; 01 г =с; 01 г =сг: 01 г -с.1, 3 г, 4 3Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что данная система по меньшей мере на порядок точнее известной, а по быстродействию она стоит на качественно другом уровне что позволяет принимать данную систему для управления такими нестационарными объектами, которые не могут управляться с помощью известной системы Формула изобретения Система управления нестационарнымиобъектами с эталонной моделью, содержащая источник управляющего воздействия, 5 первый и второй блоки сравнения, регулятор, блок умножения, сумматор, выход которого подключен к первому входу регулятора, второй вход которого подключен к первому входу блока умножения, к 10 вычитающему входу второго блока сравнения и к выходу объекта управления, который является выходом системы, выход регулятора подключен к вычитающему входу первого блока сравнения, выход которого подклю чен к входу объекта управления, а суммирующий вход - к выходу источника управляющего воздействия и к входу эталонной модели, выход которой подключен к суммирующему входу второго блока срэвне ния, выход которого подключен к второмувходу блока умножения, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, дополнительно введены генератор опорных сигналов, й ка налов настройки, каждый из которых содержит интегратор, первый и второй умножители, выход каждого канала настройки подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы каналов на стройки подключены к выходу блока умножения, а вторые входы - к соответствующим выходам генератора опорных сигналов, причем первый вход первого умножителя каждого канала настройки является первым 35 входом канала настройки, второй вход первого умножителя является вторым входом канала настройки и подключен к первому входу второго умножителя, выход которого является выходом канала настройки, а вто рой вход подключен к выходу интегратора,вход которого подключен к выходу первогоСоставитель Ю. Гладковр И Шмакова Техред Ч.Моргентал Корректор М. Кучеря иэводственно-издательский комбинат "Патент" г Уж оро Гжгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 338 9 НИИПИ Гос ств 1Тиражного комитета по35, Москва, ЖПодписноеобретениям и открмтиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/б