Самонастраивающееся устройство с эталонной моделью

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 328433 Союз Соеетскна Социалистические Респеблнсот авт. свидетельства261519 ависимо Ь 17/О Заявл МП 1 15.И.1970 ( 145750218-24 с присоединением заявки-омитет оо делам риоритетпубликовано 02.11.1972. Бюллетеньнаобретений и открытври Совете МинистреСССР УД К 621,396.662.6ликования описания 10.1 К 197 ата оп Авторыизобретения упков, Б. И. Прокопов и В. С. Синяков Московский институт электронного машиностроения явитель АМОНАСТРАИ ВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮИзобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в система.; с широким, априори неизвестным диапазоном изменения обобщенных параметров объекта и возмущающих воздействий таких, например, как система стабилизации летательного аппарата или система автоматической на,стройки электронной аппаратуры и т, п.Известное устройство кроме основного контура содержит контур самонастройки в виде 10 мостовой схемы. В плечи моста включены основная система, содержащая регулятор и ,объект регулирования, и эталонная модель основной системы. Диагональ моста состоит лз последовательно соединенных сумматора, 15 квадратичного детектора, сглаживающего фильтра, делительного устройства и корректирующего фильтра, подключенного к регулятору основной системы, При этом делителем устройства является выходная координата 20 цепи, состоящей из квадратора, входом которого служит выходной сигнал эталонной модели и сглаживающего фильтра.В этих самонастраивающихся устройствах длительность и форма переходного процесса 2 по регулируемой контуром настройки координате, а также устойчивость контура самонастройки существенно зависят от величины коэффициента усиления объекта управления. При этом всегда имеется опасность, что прц 3 достаточно больших значениях коэффициента усиления Ко объекта управления контур настройки станет неустойчивым, а следовательно, утратит свою работоспособность, В то же самое время прц очень малых Ко длительность переходного процесса в контуре самонастройки становится чрезмерно большой, что также влечет за собой ухудшение работы основной системы управления,Для расширения области устоцчивой работы самонастраивающихся устройств в случае сверх широкого диапазона изменения коэффициента усиления объекта управления и улучшения динамических свойств контура самонастройки за счет устранения зависимости длительности и формы переходного процесса в нем от величины коэффициента усиления ооъекта управления предполагается ввести дополнительную нелинейную обратную связь с выхода контура самонастройки через блок изменения масштаба на вход множительного устройства. Множительное устройство стоит в диагонали моста, Оно включено последовательно мех ду квадратичным детектором ц сглаживающим фильтром известного контура самонастройки, т. е, так, что вторым его сомножителем (входом) является выходной сигнал квадратичного детектора, а выходцой сигнал (процзведенце) поступает на вход сглажцвающего фильтра.Вьсдение дополнительной нелинейной обратной связи сохраняет устойчивость контура самонастройки, а следовательно, и работоспособность системы в целом при достаточно большом коэффициенте усиления К, объекта управления. При этом длительность и форма переходных процессов в контуре самонастройки практически не зависит от диапазона изменения Ко(1) На чертеже представлено предлагаемое самонастраивающееся устройство,Основной контур системы управления состоит из последовательно соединенных четырех элементов схемы, где 1 - элемент сравнения, производящий операцию вычитания выходного сигнала х основной системы управления из входного сигнала д, например суммирующий усилитель постоянного тока, Входной сигнал равен аР) =В)+Ж(1),Элементы схемы 1 - 4 образуют первое плечо контура самонастройки, построенного по мостовой схеме.5 - эталонная модель основной системы управления с передаточной функцией Уэс(5) = " , например, пассивная илит,8 + 1активная цепи систем постоянного тока. Входной координатой эталона является сигнал ошибки у=д - х. Эталонная модель задает желаемые динамические свойства;б - элемент сравнения, выполняющий операцию вычитания выходного сигнала системы х из выходного сигнала эталонной модели х, например, суммирующий усилитель постоянного тока;7 - квадратичный детектор, осуществляющий операцию умножения сигналов в и х, например, электронное множительное устройство;8 - умножитель, вычисляющий произведение координат г и т, например, электромеханическое или электронное множительное устройство; 45 50 55 60 65 где (1) - управляющая команда;Ж (1) - возмущение, действующее навход основной системы;2 - регулятор коэффициента усиления К основного контура, например, электромеханпческое или электронное множительное устройство;8 - корректирующий фильтр, имеющий передаточную функцию У(5), например, активная или пассивная цепь систем постоянного тока, где 5 - комплексный аргумент;4 - объект управления, имеющий передаточную функцию К,(с) и",(5), например, механическая, электрическая или электромеханйческая система, Коэффициент усиления объекта является функцией времени У, (5) - передаточная функция неизменяемой части объекта управления;5 10 15 го г 5 33 35 40 функция ср 1(с - о) - импульсная переходнаялинейного звена 11.К,(г) = -р,р - -.)У(.р12 с,сигнал У 2 считаем здесь постоянным. 2(с - т) - импульсная переходная функциялинейного блока 9, или, объединяяэти уравнения, получаем К Р) --,(г - -.)р,(-. - )Х( ) (.-)К,с 1 й (1)1 2Из формулы (1) видно, что регулируемая контуром настройки координата К существенно зависит от величины Ко(о) (1,(а(1). При достаточно больших по величине К,(г) наступает неустойчивость контура настройки, при этом последний утрачи 49 - сглаживающий фильтр, имеющий пере.1даточную функцию Ф(5) =- , например активная цепь систем постоянного тока;У10 - делитель, вычисляющий частныенапример, электромеханический или электронный умножитель в сочетании с усилителемпостоянного тока;11 - сглаживающий фильтр, имеющий пот,8 + 1редаточную функцию Ф,(5) = - - - , например активная цепь систем постоянноготока;12 - блок изменения масштаба, осуществляющий умножение на некоторое постоян.ное значение р, например потенциометр илиусилитель постоянного тока;13 - квадратор, возводящий во вторую степень выходную координату хэталонной модели, например электронное множительноеустройство;14 - сглаживающий фильтр, имеющий пеКредаточную функцию Фэ(5) -- , нат,8+1пример активная цепь систем постоянноготока,Второе плечо моста образует эталоннаямодель.Диагональ мостовой схемы состоит из последовательно соединенных элементов схемы7 - 11,В дополнение к известному устройству блоки 9, 1 О, 11 диагонали моста охвачены местной нелинейной обратной связью с выходаблока 11, через блок 12 на вход множительного устройства 8, которое отсутствовало упрототипа,Описанный выше недостаток прототипа математически объясняется тем, что когда нелинейная обратная связь отсутствует, координаты е и Кр связаны уравнениями2 =Х 2 т(с) Ф) Кой)Ц -,( - о)Л(а) дс, 328433( е)(то о вает свою работоспосоопость, При малых жс значениях К, (1) длительность переходных процессов значительно увеличивается и тем больше, чем меньше величина К,(1).При прочих равных условиях, когда введена нелинейная обратная связь, уравнения, связывающие е и Кр уже имеют другой вид, а именноЦ) =р,( - -)7(.-)тд-. =р,(1 - )г(а) "а-о 1 ОКо( ) Здесь учтено то обстоятельство, что при заданной структуре основного контура целью самонастройки можно сичтать точное или приближенное выполнение равенстваКрй)Ко - Кэтф (2) где К; Ко и К, - коэффициенты усиления регулятора, объекта управления и эталонной модели соответственно.Из уравнения (2) получаемКр =-= В уравнении (3) даблол;впсйся ранее зависимости К(г) от К, нет. Это связано с тем, что введена дополнительная нелинейная обратная связь.5 Сказанное остается справедливым и в томслучае, если коэффициент К, объекта в каждой реализации процесса принимает постоянные, но различные от реализации к реализации значения.10 Таким образом, дополнительная нелинейнаяобратная связь приводит к практической независимости длительности и формы переходных процессов по координате К, а также устойчивости контура самонастройки от диапазона 15 изменения Ко(т).Предмет изобретенияСамонастраивающееся устройство с эталонной моделью по авт, св.261519, отличаю и 1 ееся тем, что, с целью расширения областиустойчивости устройства прп широком диапазоне изменения коэффициента усиления объекта управления ; улучшения качества переходного процесса в контуре самонастройки, и 25 нем дополнительно установлены квадратичный детектор и блок изменения масштаба, вход которого соединен со входом регулятора с настраиваемым коэффициентом, а выход - с одним из входов дополнительного квадратич ного детектора, другой вход которого соединен с выходом детектора, а выход - с входом первого сглаживающего фильтра.328433 оставитель А. Лащев Корректор В, Жолудева Тараненк ктор Е. Гонч ехр Типография, пр. Сапунова,Заказ 712/16 Изд.183 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб д. 4/5