Адаптивная система управления

СОКЭЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 05 6 05 В 13/О ОПИСАН РЕТЕНИ РСКОЧУ СВИДЕТ АВ го науч- комбианох ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 911462, кл. 6 05 В 13/02, 1972.Авторское свидетельство СССРМ 1038922, кл. 6 05 В 13/02, 1983,Авторское свидетельство СССРМ 792216, кл. 6 05 В 13/02, 1980.(57) Использование: для управления технологическими объектами, например, в комбикормовой промышленности, Сущность изобретения: система содержит 1 блок формирования сигнала адаптивного управления (13), 1 исполнительный механизм (1), 1 объект управления (2), 1 измеритель сигнала состояния объекта (4), 1 блок идентификации параметров объекта (5), 1 измеритель управляющего воздействия (3), 1 блок памяти параметров обьекта (6), 1 блок модели объекта (8), 1 блок сравнения (9), 1 нуль-орган (10), 1 блок синхронизации (11), 1 генератор тестовых сигналов (12), 1 блок оптимизации управляющего воздействия (7), 1-2-4-5-6-8-9-10-11-7-13-1, 1-3-5, 3-8, 6-7, Ю 6-13, 4-9, 4-13, 11-12-1, 11-5, 11-13. 1 ил,Изобретение относится к области автоматического управления технологическимиобьектами, например, в комбикормовойпромышленности.Целью изобретения является повышение экономичности за счет минимизации затрат электроэнергии. Положительныйэффект достигается за счет адаптивного управления нестационарным нелинейнымобъектом в оптимальном режиме па критерию минимума удельных энергозатрат,На чертеже показана блок-схема адаптивной системы управления пресс-гранулятором,Адаптивная система управления прессгранулятором содержит исполнительныймеханизм 1, обьект управления 2, измеритель управляющего воздействия 3, измеритель сигнала состояния объекта 4, блокидентификации параметров обьекта 5 (имеющий 3 входа и один выход), блок памятипараметров объекта б (имеющий один входи три выхода), блок оптимизации управляющего воздействия 7 (имеющий два входа иадин выход), блок модели объекта 8 (имеющий два входа, один выход), блок сравнения9(имеющийдва входа, орин выход), нуль-орган 10, блок синхронизации 11 (имеющийодин вход, четыре выхода), генератор тестовых сигналов 12, блок формирования сигнала адаптивного управления 13 (имеющийчетыре входа и один выход),Блок формирования сигнала адаптивнога управления 13 последовательно соединен с исполнительным механизмом 1,объектом управления 2, измерителем сигна. ла состояния объекта 4, блоком идентифика ции параметров обьекта 5, Вход измерителяуправляющего воздействия 3 подключен квыходу исполнительного механизма 4, Блокпамяти параметров объекта 5 последовательно соединен с блоком модели объекта8, блоком сравнения 9; нуль-органом 10,блоком. синхронизации 11, генераторомтестовых сигналов 12, Первый и второй входы блока оптимизации управляющего воздействия 7 подключены соответственно ковторым входам блока памяти параметровобъекта 5 и блока синхронизации 11, третьивыходы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блокаформирования сигнала адаптивного управления 13, к третьему входу которогоподключен выход блока оптимизации управляющего воздействия 7, к четвертомувходу - выход измерителя сигнала состояния объекта 4 и второй вход блока сравнения 9, а к выходу - выход генератора" тестовых сигналов 12, выход измерителя управляющих воздействий 3 подключен к вторым входам блока модели объекта 8 и блока идентификации параметров обьекта 5,третий вход которого подключен к четвертому выходу блока синхронизации 11, а вы 5 ход - к входу блока памяти параметровобъекта б;Адаптивная система управления прессгранулятором работает следующим образом.10 Исполнительный механизм 1 на основании сигналов, поступающих от блока формирования сигнала адаптивного управления13 и генератора тестовых сигналов 12, подает расс ы и ной комбикорм на обьект уп равле 15 ния 2 пресс-гранулятора. Измерительуправляющего воздействия 3 преобразовывает физическую величину - количество рассыпного комбикорма, поступающего впресс-гранулятор в электрические сигналы.20 Измеритель сигнала состояния объекта 4предназначен для преобразования физической величины, характеризующей состояние объекта в электрические сигналы.Электрические сигналы входа и состоя 25 ния обьекта управления 2 поступают. наблок идентификации параметров объекта 5,Этот блок оценивает параметры объекта управления 2, Значения этих параметров записываются в блок памяти параметров30 объекта б,По параметрам объекта блок оптимизации управляющего воздействия 7 определяет оптимальную уставку для блокаформирования сигнала адаптивного управ 35.ления 13, На основании уставки и сигналасостояния обьекта блок формирования сигнала адаптивного управления 13 осуществляет управление обьектом. Параметрыблока формирования сигнала адаптивно 40 го управления 13 перестраиваются в зависимости от параметров обьекта управле ния 2.Блок модели объекта 8, используя параметры объекта и его входной сигнал, вычис 45 ляет сигнал состояния модели объекта,который сравнивается блоком сравнения 9с реальным сигналом состояния объекта,Если рассогласования сигналов нет, то выход нуль-органа 10 равен 0 и блок формиро 50 вания сигнала адаптивного управления 13. управляет объектом2, Если есть рассогласование сигнала состояния обьекта и сигнала состояния модели объекта, то нуль-орган10 выдает сигнал на блок синхронизации 11,55 который отключает блок формирования сигнала адаптивного управления 13, подключает, генератор тестовых сигналов 12 и блокидентификации параметров объекта 5,Генератор тестовых сигналов 12 вырабатывает сигнал, необходимый для идентификации параметров обьекта, По окончании процесса идентификации блок синхронизатор 11 отключает блок идентификациипараметров объекта 5, включает блок оптимизации управляющего воздействия 7 и затем по окончании работы этого блокаотключает генератор тестовых сигналов 12,блок оптимизации управляющего воздействия 7 и включает блок формирования сигнала адаптивного управления 13. 10По сравнению с прототипом предложенное устройство обладает преимуществом - позволяет адаптивно управлятьнестационарным нелинейным объектом воптимальном режиме. За счет этого экономится электроэнергия и повышается качество готовой продукции.. Изобретение выполняется следующимобразом.Исполнительный механизм 1 реализован при помощи электропривода постоянного тока БУ 3609; объектом управления 2является пресс-гранулятор Бб-ДГВ; измеритель управляющего сигнала 3 реализованпри помощи тахогенераторэ, входящего в 25комплект электропривода постоянного токаБУ 3609; измеритель сигнала состоянияобъекта 4 реализован при помощи датчикатока - трансформатора ДТТ 200/5,Оцениваются параметры модели обьектаЬ+=а 1 к+Ь 9+сц, Р)где - сигнал состояния объекта;, 1 - дискретный момент времени;а, Ь, с - оцениваемые параметры, 35ц - сигнал управляющего воздействия,Блок синхронизации 11 осуществляетвключение и отключение блока идентификации параметров объекта 5,Работа блока идентификации пэраметров обьектэ заканчивается при отключениипитания,У блока памяти параметров объекта 6входы и выходы отражают смысловуюсвязь - передачу параметров обьекта (1) а, 45Ь, с, Если модель обьектэ уложится (в зависимости от конкретной реализации), то необходимо будет передавать большееколичество параметров, поэтому связи изображены в виде одной стрелки, Блок памяти 50параметров обьекта 6 работает постоянно,Запись информации и считывание осуществляется с временной дискретностью работыАЦП и ЦАП. АЦП сигнал не записывает вслучае его отсутствия. 55Блок оптимизации управления воздействия позволяет определить такое значениесигнала состояния объекта 1, для которогокритерий удельных энергозатратЕ-Мпла/ц) минимален (см. Допгозвяг В. А. и др. Математическая модель пресс-гранупятора ДГ.Известия ВУЗов. Пищевая технология, М 4,1981, с, 55 - 59), В литературе отмечено, чтокритерий имеет экстремум. Причем выборрежима работы пресса вблизи точки экстремума приводит к зкономии электроэнергиии повышает качество гранулированногокомбикорма,Блок 4 алгоритма соответствует блокам3,4,3,5, Выполняется операция вычислениясостояния объекта 1 в статике1=Ь 9+сцБлок алгоритма соответствует блоку 7.Вычисляется критерий 1/ц, Выполняетсясравнение критерия с предыдущим его значением. Если значения критериев равны сдопустимой точностью, то экстремум найден. Найденная величина 1, соответствующая критерию, записывается в регистр,Так как количество параметров модели(1) зависит от структуры модели обьекта управления, то связь между блоками б и 8изображена одной линией,Блок сравнения 9 реализован при помощи сумматора,Нуль-орган 10 реализован при помощипоследовательного соединения выпрямителя и порогового устройства (компэратора),Блок синхронизации 11 реализован припомощи командоаппарата КЭПу, Блоксинхронизации 11 осуществляет включениеи отключение блоков устройства. Отрезокпрямой соответствует состоянию блока"включено", иначе блок "отключен",Генератор тестовых сигналов 12 реали-зован при помощи известного устройства -генератора ступенчатого сигнала. Данныйблок может быть реализован также при помощи известных устройств. Генератор тестовыхсигналов 12 вырабатывает ступенчатый сигнал. Длительность ступенчатого сигналавыбирается такой, чтобы затух пере однойпроцесс в обьекте, Для пресса Бб-ДГВ этооколо 30 с.Длительность работы генератора Т определяется по формулеТхЛц фгде Оах - максимальная производительность пресса (по паспорту);Л 9 - амплитуда ступенчатого сигнала(минимальное изменение производительности по паспорту),Блок формирования сигнала адаптивного управления реализует ПИ закон управления, Известно, что ПИ закон регулированияпозволяет управлять объектами, модели которых можно представить апериодическимРедактор Заказ 1445 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауйская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 звеном или 1 порядка, Таковым объектом является пресс-гранулятор.Так как параметры а. Ь, с модели (1) пресса изменяются во времени и при переходе на иной рецепт комбикорма, то в блоке формирования сигнала адаптивного управления 13 производится пересчет коэффициентов регулятора, Перестройка коэффициентов регулятора выполняется по известному алгоритму.Формула изобретения Адаптивная система управления, содержащая последовательно соединенные блок формирования сигнала адаптивного управления, исполнительный механизм, объект управления, измеритель сигнала состояния объекта, блок идентификации параметров объекта, а также измеритель управляющего воздействия, вход которого подключен к выходу исполнительного механизма,отличающаясятем,что,сцелью повыаения экономичности за счет минимизации затрат электроэнергии, дополнительно введены последовательно соединенные блок памяти параметров объекта, блок модели объекта, блок сравнения. нуль-орган, блок синхронизации, генератор тестовых сигналов. а также блок оптимизации управ ляющего воздействия. первый и второй входы которого подключены соответственно к вторым выходам блока памяти параметров объекта и блока синхронизации, третьи выходы которых подключены соответст венно к первому и второму входам блокаформирования сигнала адаптивного управления, к третьему входу которого подключен выход блока оптимизации управляющего воздействия, к четвертому входу-выход иэ мерителя сигнала состояния обьекта и второй вход блока сравнения, а к выходу - выход генератора тестовых сигналов, выход измерителя управляющих воздействий подключен к вторым входам блока модели 20 объекта и блока идентификации параметровобъекта, третий вход которого подключен к четвертому выходу блока синхронизации, а выход - к входу блока памяти параметров объекта.25