Система оптимального управления объектами второго порядка

О П И С А Н И Е (и, 643833И ЗОБРЕТЕ Н,ИЯ Союз Соввтских СФФалистичесиих Республик(51) М. Кл Ст 05 В 13/ Гееуйаретееиный кемктет СССР ае делам кзвбрвтвеЯ к вткритккПриорите бликовано 25.01. 79.Вюлле 2-50 88. 8) ата опубликования описания 28.01.79, Игнатенко, В, И, Калашук и В, М. Синегла о Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50 летия Великой Октябрьской социалистическреволюции(54) СИСТ МА ОПТИМАЛ ВТОРОГОЬНОРЭ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪРЯНКА система, позволяющая минилительность переходного проъектов без запазцывания, сок цля получения гиперповерхающий в себя блок зацания (5 -1) модель, и блок форака управления, связанные я о объектом уяреяяеяяя 1Известна мизировать ц цесса для об держащая бло ности, включ коорцинат и мирования зн между собойтемы явля- ериоднчетатком извест си новив начит е уста аний (з к), обу есгнос ется наличиских колеб пинамиапазць нных ловл и ко ских ошиб нием в ок ния объек с ос го я ечн ее близ- вляегся исгем ой сущ наи нос г гных ничес Из изве й по гех Предлагаемая система относитсяобласти автоматического управленияможет быть использована для управллетательными аппаратами, нажимнымустройствами прокатных станов и химко-технологическими процессами,система, содержащая первый нуль-орган, координагный преобразователь, первый вход которого соединен с первым выходом объекта, второй выход которого через сумматор соединен со вторым входом 1 коорцинатного преобразователя и блокомформированиъя начальных условий, .выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первый выход первого триггера соединен с первым 10 входом модели объекта, второй выходпервого триггера через ключ соединен со вхоцом объекта и непосрецственно соединен с первым входом блока аквнвалентности, второй вхоц которого соединен с выходом второго триггера, а выхоц - с первым входом блокв управления моцелью, выход которого соецинен со вторым входом модели объекга, первый .выход модели объекга соединен со входом блока определения знака, второй выход модели объекга через второй нуль-орган соединен со вгорым входом блока управления моделью 2, Нецостатком такой системы являютсяее низкие статическая точность и быст-.роцействие,Цель изобретения - повышение статической точности и быстродействия системы,Поставленная цель достигается тем,что в системе выхоц второго нуль-органа соединен с управляющим входом блокаопрецелениа знака, выходи которого соецинены, соответственно, со вторым итретьим вхоцами первого триггеравторой выхоц которого соецинен с третьимвходом коорцинатного преобразователя(выходы которого соещ 4 нены, соответственно с третьим и четвертым вхоцамимоцели объекта, первый вхоц первогонуль-органа соединен с выходом блокаэквивалентяости, второй вхоцс первымвыходом объекта, а выхоц - со вторымвходом ключа.На фиг. 1 прецставлена блок-схемасистемы оптимального управления объектами второго поряцка на фиг. 2-оптимальные цо быстроцействию линии переключения. На фиг. 1,2 принягы следующиеобозначения: блок управления моделью 1,первый и второй нуль-органы 2 и 3, блокопрецеления знака 4, первый и второйтриггеры 5 и 6, блок эквивалентности7, ключ 8, сумматор 9, коорцинатныйпреобразователь 10, блок формированияначальных условий 11, объект 12, моцель объекта 13. 1(01 ООЬ, РОР -линии переключения при наличии и отсут"-ствии эапазцывания в системе соответственно,(. ) - сигнал зацания.Для оптимизации по быстродействиюпереходнйх процессов в цинамическихсистемах второго порядка с последействием необхоцимо реализовать следующиеалгоритмы управленияю=в 6 п гр,;оМ,(1)гце Х 1- отклонение выходной координаты объекта от эацанного значения(6 ) Х 2- произвоцная регулируемойпеременной, либо линейная .комбинацияпроизвоцной и самой регулируемой переменной объекта; управляющее возцействие, ограниченное условием Я Жидх .- значение чистого временного запазцывания в коорцинатеХ,Г( Х(Х,П(ф ) -функция переклюЧения, опрецеленная кривой Ь 000 Ь 5 (фиг. 2).Поскольку кусочно-линейная или кусочно-нелинейная аппроксимация функции переключения сопряжена со значительными погрешностями, то цля реализацииалгоритма (1) может быть использованамоцепь, многократно и в быстром вре 5 мени реализующая уравнения цвижения,объекта. При этом цля исключения необ-,хоцимости использования блока постоянного ипи регулируемого запвзцывания,вносящего цополнительную погрешность1 О в решении, целесообразно воспроиэвоцитьмоделью траекторию вица ОООиЬв преобразованных координатах Х Х ии и ЯВ этом случае структура моцели. ицен 15 тична объекту, но без последействия, а периоцическое решение производится при начальных условиях, равных преобразованным текущим состояниям объекта Х(),Х( ) и значении управления моцепиОЬСовпадение траектории, рассчитанной.моделью в преобразованных коорцинатахс одной иэ кривых переключения, приводит к изменению знака управления Юоъ 5 и движению объекта к зацанному конечному состоянию, сохранение которого поокончании перехоцного процесса обеспечивается упрежденным на время эапазцывания отключением управления объекта. ЭтоЗо происхоцит в, том случае, когца изображающая точка объекта цостигает отрезка00 или 00, что устанавливается выполнением условия Х( Ф, )=О.Скачкообразное изменение значениязадающего воэцействия (ф ), поступающего на вхоц сумматора 9, привоцит кпоявлению на его выхоце отключения регулируемой переменной объекта Х( ).Согласно знаку Х() блок формирова 4 О ния начальных условий 11 произвоцитвыбор значения управпенияЧ 1 на начальном участке цвижения объекта, что обеспечивается начальной установкой триггера 5. При этом триггер 6 перевоцится вто же состояние, а блок эквивалентности7 вьщает ф 1" на входы блока управлениямоделью 1 и первый нуль-орган 2. Этовызывает с одной стороны перевод моцепи объекта 13 в режим периоцическогорешения, с другой - срабатывание ключа8, чем обеспечивается поцача управленияООЬ- на вхоц объекта 12,Текущие значения переменных ебъек 55та Х 1(1) и Х(Ъ ) поступают черезкоорцинатнъ(й преобразователь 1 О, принимая значения коорцинат Х( ) Х(Ф, )(ипи Ху ( 1 ) и, Х ( Фф ) в зависимости отзнака управления боЬ, как начальные ус643833 ловия в модель объекта 13. Как только координата Х( ), образуемая в процесФсе решения моделью объекта 13 уравнений движения, принимает нулевое значение, второй нуль-орган 3 вырабатывает 5 сигнал, поступающий на блок управления моцелью 1 и блок определения знака 4. При этом последний, определяя знак координаты Х (Я ), поступающей на его цругой вхоц, возбуждает в зависимости 0 от значения бф)(ф) один из вхоцов триггера 5, И поскольку, цо цостижения изображающей точкой объекта линии переключения знак коорцинатыМ (9 ) неменяется, то начальное значение управле ния о 5 сохраняется неизменным. В то же время сигнал, поступающий с нуль- органа 3 на блок управления моделью 1, вызывает изменения режима работы моцели объекта 13, перевоця ее в режим задания начальных условий. После чего весь режим решения повторяется. Это происхоцит цо тех пор, пока при воэбужцении нуль-органа 3, блок определения знака 4 не определит изменения знака координаты Х(9 ) при Хф(9 ) = О. ЭтоЪсвицетельствует о прохождении,траектории моцели объекта 13 через, начало кос в д ординат системы Х Я Х(или Х Я Х) или о совпадении траектории модели и кривой переключения, При этом триггер 5 изменяет свое состояние, а значит знак управленияОо, что опрецелит движение объекта по траектории вида РЕ (фиг. 2).Поскольку теперь состояния триггеров 5, 6 не совпадают, то блок эквивалентности 7 посрецством блока управления моделью 1 прерывает решение на модели объекта 13, Движение объекта 1240 при подобном управлении происходит по траектории, обеспечивающей минимальную длительность процесса, а достижение координатой Х(В ) нуля обуславливает45 отключение управления 00, либо принятие значения, отвечающего заданному конечному состоянию. При этом нульорган.2 вырабатывает сигнал, пронзвоцящий отключения ключа 8, что вызывает50 поцачу нулевого управления на вхоц объекта.Наличие связи от блока эквивалентности 7 с нуль-органом 2 исключает воэможность отключения управления во55 всех остальных случаях. 6Введение новых связей межцу известными функциональными блоками псэволяет; повысить точность реализщии процесса управления объектами второго порядка с запаздыванием; повысить быстродействие устройства управления. Формула изобретенияСистема оптимального управления объектами второго поряцка, содержащая первый нуль-орган, коорцинатиый преобраэоватеа, первый вхоц которого соецинен с первым выходом объекта, второй выход которого через сумматор соединен со вторым входом коорцинатного иреобразователя и блоком формирования начальных условий, выход которого соецинен с первыми вхоцами первого и второго триггеров, первый выхоц первого триггера соецинен с первым вхоцом модели объекта, второй выход первого триггера через ключ соединен со вхоцом объекта и непо. срецственно соединен с первым вхоцом блока эквивалентности, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход - с первым входом блока управления моделью, выход которого соединен со вторым входом модели объекта, первый выхоцмодели объекта соединен со входом блока определения знака, второй выход моцели объекта через второй нуль- орган соединен со вторым вхоцом блока управления моделью, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения быстроцействня и статической точности системы, в ней выхоц второго нуль-органа соединен с управляющим вхоцом блока определения знака, выходь которого соединены, соответственно, со вторыми третьим входами первого триггера, второй выход которого соединен с третьим вхоцом координатного преобразователя, выходы которого соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами модели объекта, первый вхоц первого нуль-органа соединен с выхоцом блока эквивалентности, второй вхоц - с первым выходом объекта, а выход - со вторым входом ключа.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР % 161145, С 06 С 736, 1962,2. Авторское свицетельство СССР % 341013 ( 05 В 17/02, 1971,643833 4 Ъ х Составитель Ю. ГладковА. Садомов Техред И, Асталош Корректор А. Власенко едак Заказ 158/ 5 ород, ул. Проектная, 4 Д Патент и краж 1014 осу дарственног елам изобретеква, Ж, Р ЦНИИПИ Г ло д 13035, М