Оптимальная по быстродействию позиционная система управления

(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ый политехн ейных систе твию, - М.: Н СССР973.СССР973. технике оптиуправления и К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Павлов А.А. Синтез релоптимальных по быстродейсука, 1966, с. 74, рис. 2.2.Авторское свидетельствоМ 447683, кл. О 05 В 11/16,Авторское свидетельствоМ 442457, кл. 6 05 В 11/16,(54) ОПТИМАЛЬНАЯ ПО БЫСТРОДЕЙСТ ВИЮ ПОЗИЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВ ЛЕНИЯ(57) Изобретение относится кмального по быстродействию позиционирования инерционными объектами, постоянная времени которых в процессе эксплуатации может изменяться в широких пределах. Цель изобретения - упрощение системы управления. Предлагаемая система содержит сумматор 1, релейный усилитель 2, исполнительный механизм 3, измеритель 4 рассогласования, задатчик 5 регулируемой величины, измеритель 6 регулируемой величины, дифференциатор 7, блок 8 выделения модуля, элемент 9 суммирования, элемент 10 логарифмирования, измеритель 11 регулирующего воздействия 11, блок 12 умножения, элемент 13 деления, блок 14 сравнения, источник 15 постоянного сигнала, нелинейный преобразователь 16, объект 17 управления, Данная система управления формирует оптимальную функцию переключения д, независящую от постоянной времени объекта Т. 1 ил,17Изобретение относится к технике оптимального по быстродействию управления и предназначено для позиционирования инерционных объектов первого порядка с неопределенной или нестационарной постоянной времени.Известна оптимальная по быстродействию система управления, содержащая последовательно соединенные измеритель рассогласования задающего сигнала и регулируемой величины, дифференциатор, нелинейный преобразователь, сумматор, релейный усилитель и сервомотор постоянной скорости.Известна также оптимальная по быстродействию система управления, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, дифференциатор, первый блок выделения модуля сигнала, первый блок умножения, второй блок умножения, сумматор, релейный усилитель и исполнительный механизм, подключенный выходом к входам измерителя регулирующего воздействия и объекта управления, соединенного выходом через усилитель регулируемой величины с вторым входом измерителя рассогласования, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а выход измерителя регулирующего воздействия непосредственно соединен с вторым входом первого блока умножения и через последовательно соединенные второй блок выделения модуля и нелинейный преобразователь - с вторым входом второго блока умножения,Наиболее близкой к предлагаемой является оптимальная по быстродействию система управления, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, дифференциатор, блок выделения модуля, нелинейный преобразователь, блок умножения, сумма-. тор, релейный усилитель и исполнительный механизм, подключенный выходом к входам измерителя регулирующего воздействия и объекта управления, соединенного выходом через измеритель регулируемой величины с вторым входом измерителя рассогласования, а нелинейный преобразователь содержит элемент деления и элемент суммирования, первый вход которого является входом нелинейного преобразователя, второй вход соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с входом элемента логарифмирования, выход элемента деления является выходом нелинейного преобразователя.Недостатком известной системы управления является ее сложность,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цель изобретения - упрощение системы за счет упрощения нелинейного преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в оптимальной по быстродействию системе управления, содержащей последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, дифференциатор, блок выделения модуля, нелинейный преобразователь, блок умножения, сумматор, релейный усилитель и исполнительный механизм, подключенный выходом к входам измерителя регулирующего воздействия и объекта управления, соединенного выходом через измеритель регулируемой величины с вторым входом измерителя рассогласования, а нелинейный преобразователь содержит элемент деления и элемент суммирования, первый вход которого является входом нелинейного преобразователя, второй вход соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с входом элемента логарифмирования, выход элемента деления является выходом нелинейного преобразователя, установлен блок сравнения, подключенный выходом к второму входу блока умножения, суммирующим входом - к выходу измерителя регулируемой величины, а вычитающим входом - к выходу измерителя регулирующего воздействия и к второму вычитающему входу сумматора, соединенного суммирующим входом с выходом задатчика, а в нелинейном преобразователе выход элемента логарифмирования соединен с входом "Делимое" элемента деления, вход делителя которого соединен с первым входом элемента суммирования.На чертеже изображена функциональная схема системы управления,Система содержит сумматор 1, релейный усилитель 2, исполнительный механизм 3, измеритель 4 рассогласования, задатчик 5, измеритель 6 регулируемой величины, дифференциатор 7, блок 8 выделения модуля, элемент 9 суммирования, элемент 10 логарифмирования, измеритель 11 регулирующего воздействия 11, блок 12 умножения, элемент 13 деления, блок 14 сравнения, источник 15 постоянного сигнала, нелинейный преобразователь 16, объект 17 управления.В системе последовательно соединены в виде замкнутого контура сумматор 1, релейный усилитель 2, исполнительный механизм 3, объект 17 управления, измеритель 6 регулируемой величины, измеритель 4 рассогласования, дифференциатор 7, блок 8 выделения модуля, элемент 9 суммирования, элемент 10 логарифмирования, элемент13 деления, блок 12 умножения. Вход измерителя 11 соединен с выходом исполнительного механизма 3, а его выход - с входом сумматора 1 и входом блока 14 сравнения. Другой вход блока 14 сравнения соединен с выходом измерителя б, а выход блока 14 сравнения - с вторым входом блока 12 умножения. Выход задатчика 5 соединен с вторым входом сумматора 1 и вторым входом измерителя и рассогласования 4. Выход блока 8 выделения модуля соединен с входом делителя 13 элемента деления, Второй вход элемента суммирования 9 соединен с выходом источника 15 постоянного сигнала.Устройство работает следующим образом.Задатчик 5 выдает на измеритель 4 рассогласования сигнал хзад, который сравнивается с выходным сигналом измерителя 6, пропорциональным регулируемой величине х. Сигнал рассогласования я= хзад - х после дифференцирования дифференциатором 7 и выделения модуля производной е блоком 8 становится пропорциональным величинеКО(1) где Кп = 1 йр К Оп - угловой коэффициент наклона линейных участков статической характеристики блока 8 к оси абсцисс,Сигналпоступает на вход элемента 9 суммирования; на другой вход этого элемента от источника 15 поступает постоянный сигнал, численно равный одной единице измерения сигнала ф (например, равный 1 В), Суммарный сигнал после логарифмирования элементом 10 поступает на вход элемента 13 деления, где он делится на величину сигнала , подаваемого на его дру-. гой вход с блока 8, Выходной сигнал элемента 13 деления, пропорциональный величинеВ 1 +)(2) поступает на вход 12 умножения. На другой вход этого блока умножения с измерителей б и 11 через блок 14 сравнения подводится сигнал, пропорциональный величинеф=х - Кд, (3) С блока умножения произведение сигналов, пропорциональных величинам у и ф поступает на вход сумматора 1, на два других входа которого поступают сигнал задатчика 5, пропорциональный хзад, и сигнал измерителя 11, пропорциональный величине Кд. На выходе сумматора 1 формируется функция переключения9 = хзад- К д- фу=Поскольку согласно чертежу выходная величина сервомотора+ х х дТ(5)ККто подстановка (5) и (4) приводит к выражению:9 = Я + Т Е - (Х - Хзад) + Я + Т Е) Х1 + 1 еХ Кр К Оп 1 11и (1 +П 1я = 8+ Т е - Т Кр К Ов 319 п еп (1 + ),В которое совпадает с известной оптимальной, в смысле быстродействия, функцией переключения. Следовательно, функция переключения (4), не требующая для своей реализации априорной информации о значении постоянной времени объекта Т,10 15 обеспечивает оптимальное по быстродействию управление при любых вариациях параметра Т. 20 Исполнительный механизм 3, включенный релейным усилителем 2, двигается в зависимости от знака сигнала 9 в ту или иную сторону и перемещает регулирующий орган, воздействующий на объект 17. Объ 25 ект изменяет значение своей выходной координаты х. В момент, когда координата х достигнет заданного значения хзад, сигнал я на выходе измерителя и рассогласования становится равным нулю. При этом сигнал 9 на входе релейного усилителя 2 тоже становится нулевым, исполнительный механизм отключается и объект останавливается. 30 35 40 фо р мул а и зоб рете н ия Оптимальная по быстродействию позиционная система управления, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, дифференциатор, блок выделения модуля, нелинейный преобразователь, блок умножения, сумматор, релейный усилитель и исполнительный механизм, подключенный выходом к входам измерителя регулирующего воздействия и 45 объекта управления, соединенного выходомчерез измеритель регулируемой величины с вторым входом измерителя рассогласования, а нелинейный преобразователь содержит элемент деления и элемент суммирования, первый вход которого является входом нелинейного преобразователя, второй вход соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с входом элемента логарифмирования, выход элемента деления является выходом нелиней. ного преобразователя, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью упрощения системы за счет упрощения нелинейного преобразователя, в ней установлен блок сравнения, подклю1734072 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Составитель Н.КухаренкоТехред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова Редактор Э.Слиган Заказ 1669 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ценный выходом к второму входу блока умножения, суммирующим входом - к выходу измерителя регулируемой величины, а вычитающим входом - к выходу измерителя регулирующего воздействия и к второму вычитающему входу сумматора, соединенного суммирующим входом с выходом задатчика, а в нелинейном преобразователе выход элемента логарифмирования соединен с входом "Делимое" элемента деления, 5 вход делителя которого соединен с первымвходом элемента суммирования.