Устройство для синтеза оптимального управляющего воздействия

, Ьти,с;.,. й 65T469 Союз СоветскмкСоцмалмстммескнкреслуб н ИЛЬ СТВ АВТОРСКОМУ С(23) ПриоритетОпубликовано 15.04.79 Бюллетеиь14 1)М. К б 05 В 13/О 606 б 7/3 Гасударетаениы СССР аа делам изо н аткры,Д.К 62-50 88. 8) ата опубликования исани я 17.04(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ СИНТЕЗА ОПТИ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВ НОГО 2 ласти а Изобретение относитс объекта, а выхо венно с первым первый, второй триггер, блок с начальных сост 5 элементы И )2 ды соединени вторым ни третий кщоравнения, блояний и перв1описанного т соответстможетлетате ль-органам чи, первый гиче хн ок заданияй и второйустройства оляющее переходногоаздывание едостатк является низкая точность и быст ящее из моной кривойуправленийоптимальны е только двухуровневыалов. ствие и получени х управляющих сигиЦепью изобрение точности идля синтеза оптвоздействия.Поставленная цепь достигается тем, что в устройстве для синтеза оптимального управляющего воздействия установлены второй и третий триггеры, причем вход блока задания начальных состояний соединен с первым выходом объекта, первый выход которого соединен с первым управляющим входом первого ключа, а второй выход соединен с первыми входами первого, второго и третьего атног го устройстваого нелинейного закона управления.Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее управляемую модель, первый вход которой соединен с блоком сброса, второй и третий входы соединены соответственно с первым и вторым выходами томатического управления и использовано для управления ными аппаратами и химико-те кими процессами,Известно устройство, позв минимизировать длительность процесса и компенсировать за в управляющем органе, состо дели, блока синтеза оптимапь переключения, блока синтеза модели, блока формирования управлений объекта и координ образования и .Недостатком известно является реализация одн тения является повьпнебыстродействия устройств имального управляющего35 55 триггеров, Первые выходы первого ивторого триггеров соединены с соответ -ствуюшими входами блока сравнения,выход которого соединен с одним из входов блока сброса, другой вход которого 5соединен с одним из выходов первогонупь-органа, другой выход которого соединен с одним из входов первого эпемента И, другой вход которого соединен свыходом второго нупь-органа, а его выход соединен со вторым входом третьеготриггера и с одним из входов второгоэлемента И. Выход этого эпемента соединен со вторым входом первого триггера, второй выход которого через второйи третий кпючи соединен соответственно с четвертым и пятым входами модепи,первый выход третьего триггера соединен со вторым управляющим входом первого кпюча, вход которого соединен с первым выходом первого триггера, а выход -со входом объекта, и с управляющимвходом второго ключа, а второй выходтретьего триггера соединен с другимвходом второго элемента И с управпяющим входом третьего кпюча,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства дпя синтеза оптимальных управпяюших воздействий; на фиг, 2 - оп 30тимапьные по расходу топлива линииперекпючения.Устройство вкпючает в себя объектуправпения 1, управпяемую модель 2,блок 3 задания начапьных состояний,первый, второй и третий триггеры 4, 5,,6 первый, второй и третий ключи 7,8,9,первый и второй нуль-орган 10, 1 1:, первый и второй элемент И 12, 13, бпоксброса 14 и бпок сравнения 1540На схеме даны такие обозначения;О АА - управпяюшее воздействие.(. - текущее значение управляющеговоздействия; От 1 Х - мвксимапьное значение управляющего воздействия, Хрегулируемая переменная; х Щ- пинейнаякомбинация регупиремой переменнойми ее производной; Х О и Х 1) - координаты модепи;01,и РОР- пинии переключения.50Дпя репейных некопебатепьных системвторого порядка оптимапьными, в смыспекритерия,ФЗф 1 ОО/+ к) 31, (.1)огде 0 - управляющее воздействие, ограниченное условием Гри этом управпяющое устр йство, синтезирующее оптимальные управления вфункции фазовых переменных системы,должно реапизовать нелинейный закон управления, опредепяемый на фазовой плоскости Х Х 2 уравнениями линий перекпючени я вида ( 014 и РОРКривые перекпючения 101 п РОРвданном спучае оказываются подобными,отличаясь лишь постоянным коэффициентом, который зависит от значения К,входящего в ( 1). В обоих случаях уравнения, описывающие (01. и РОРв функции переменных ХИ,Ь 1(С), могут бытьпопучены как рещение уравнений динамики объекта при значениях управпяющеговоздействия,Указанные кривые разбивают фазовуюплоскость на три обпасти 1 , 11, 1оптимапьные значения управлений в которых соответствуют приведенным нафиг, 2. Достижение фазовой точкой системы кривойО(1 опредепяет откпючение управления объекта ( О = О) и свободное движение системы. Как тольков результате такого движения фазоваяточка достигнет линии переключенияРОР, образованной из частей траекторийсистемы при управлении -Ци +Оахуправляющее воздействие принимает соответствующие значения и дальнейшее движение, как и в обычной оптимальной побыстродействию системе, происходит потраекториям РО или Р 40. Устройство работает следующим образом,Блок 3 задания начальных состояний при откпонении значений координаты объекта Х(1) от нулевых производит начапьную установку триггеров 4, 5, 6 и дает сигнал "1 ф на первый управпяюший вход ключа 7, причем состояние триггера 4 выбирается так, чтобы О=.в 1 цп Хй,) Тем самым устанавпиваетсч оптимальное значение управпяюшего воздействия на первом интервале движения объекта (участке А В траектории А ВСО, фиг. 2) . Поскольку триггер 6 имеет в данном спучае фиксированное состояние ф 0,1 ф, то управпяюшее воздействие с триггера 4 через кпюч 7 поступает на вход объекта управпения, вызывая изменение фазовых переменных Х(1) и Х 2 И.) .Значения этих координат как начапьные условия поступают в управпяемую модепь, режим работы которой определяется блоком сброса 14 в зависимости65 от сигналов с нудь-органа 1 0 и блокасравнения 1 5. Так как начальные состояния триггеров 1 ц 5 сдцндковые, тобпок 1.5 выдает сигссдп "1" ц блок сброса 14 включает модепи в режим "ресцение", Управляюшее воздействие О =-Цпоступает на входы модопц через 8 ц 9,чесм обеспечивается его поочередцдя передача в здвисцмостц от ссстоянця трцг -герд 6,Поскольку упрдвляюшес воздействие(подается с выхода тоцггера 4, то онопринимает значения -1 щс д траектории, образуемые в резупьтате решенияна модели, повторяют оптцмдпьные линииперекпючения и исходя из точек фазовойтраектории объекта (фцг,2),При начальном состоянии "0,1" триггера 6 возбужденным оказывается ключ 9ц управляющее воздействие поступает навход модели, чем обуспавпцвается построение траекторий, повторяющих линииперекпючения ( 0 ипц 10 с (фцг.2),Этот процесс продопжается по тех пор,М м пока не выпопняется условие ХМ=х(%0, При этом фазовая траектория модели совпадает с одной из кривых 1,0 или 10 и сигналы нуль-органов 10 ц 1 1 через элемент И 12 изменяют состояние триггера 6, депая его "1,0", Последний откпючает ключи 7 и 8 и включает ключ 9, устанавливая тем самым значение управления на входе объекта 11,5 =0 и подключая вход 9 ускоренной модели.Теперь в режиме "решение" уцравпяюшее воздействие модепи, по-прежнему равное О с =фО, поступает через кпюч 9 на вход модепи, в результате чего на фазовой плоскости ХК 2 строятся траектории, подобные кривым РО цпц РО ц исходящие из точек траектории движения объекта ВС (фцг.2). Теперь црц выпопм мнении условия А (О) =Х (0)=0, свцдетепь -2 Форму па изобретения50 При достижении координатной модепи Х (означения, равного нулю, нуль - орган 10 вырабатывает сигнал, поступающий на логический элемент 12 и блок сброса 14. Последний прекращает режим "решение" в модели и переводит ее в исходное состояние, при котором текущие значения координат объекта вводятся в модепь как начапьные условия, поспе чего модель, ввиду изменившегося состояния нуль-органа 10 и бпока сброса 14, вновь вкпючдется в режим "рещение". 7409 6ствуюшего о совпадении фазовой траектории модели с одной из кривых переключения РО или ЯОсигналы с нупь-органов10 ц .1 1 через элемент И 12 поступают 5на элемент И 13 и триггер 6. Последний изменяет свое состояние "1,0", прикотором сигналы нуль-органа 10 черезэлемент И 13 могут поступать на второй (счетный) вход триггера 4, изменяяего состояние. Изменение состояниятриггера 4 ц 6 в данном спучае приводит к перемене знака управления И; а сдругоц -к подключению ключей 7 и 8ц отключению ключа 9.Тем самым редпцзуется требуемыйоптима пьный апгорцтм управления, состоящий как в опредепениц рапейногоуправления нужного знака, так и заменецм предыдущего нулевого значения управления. Это обусповлцвает движениеобъекта цд конечном участке по кривымРО ипи Р О к заданному нулевому состоянию.Поскопьку теперь состояния триггеров 4 и 6 не совпадают, блок сравнения 15, реализуя погцческую функцию"эквцвд лен тность", имеет цд выходесигнала 0", а бпок сброса 11 отключает модель от периодического режима"решение", переводя ее в режим "задание начальных условий". 11, наконец,при достижении регудируемой переменной объекта Кзаданного нулевого З 5 значения бпок 3 отключает кпюч 7, чемобеспечивается сохранение заданногоконечного состояния объекта.Введение новых элементов - второгоц третьего триггера ц цх соединецця с 0 имеющимися элементами - отличает предпагаемое устройство от известного цпозволяет воспроизведением двух линийпереключения повысить точность реализации процесса управления неколебатель ными объектами второго порядка, а также повысить быстродействие устройствауправления. Устройство дпя синтеза оптимальногоуправпяюшего воздействия, содержашееуправляемую модель, первый вход которойсоединен с бпоком сброса, второй и тре тий входы соединены соответственно спервым и вторым выходами объекта, авыходы соединены соответственно с первым и вторым нул органами, первый, вто,сравнения, блок задания начальных состояний и первый и второй элементы И,о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, сцелью повышения точности и быстродей-.ствия устройства, в нем установленывторой и третий триггеры, причем входблока задания начальных состояний соединен с первым выходом обьекта первый выход которого соединен с первымуправпяюшим входом первого ключа, авторой выход соединен с первыми входами первого, второго и третьего триггеров, первые выходы первого и второготриггеров соединены с соответствующими входами блока сравнения, выходкоторогосоединен с одним из входов.блока сброса, другой вход которого соединен с одним из выходов первого - нуль-органа,другой выход которого соединен с однимиз входов первого элемента И, другойвход которого соединен с выходом второго нудь-органа, а его выход соединен со вторым входом третьего триггера и с одним из входов второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, второй выход которого через второй и третий ключи соединен соответственно с четвертым и пятым входами модели, первый выход третьего триггера соединен со вторым управляющим входом первого ключа, вход которого соединен с первым выходом первого триггера, а выход - со входом объекта, и с управляющим входом второго ключа, второй выхса третьего триггера соединен с другим входом второго эпемента И и с управляюшим входом третьего ключа,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР М 341013, кп. 605 В 17/02, 1972,2, Авторское свидетельство СССР % 161671, кл, Я 0607/02, 1965. филиал ППП "Патентфг, Ужгород,ул. Проектная, 4