Система экстремального регулирования

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)м т(л г 6 05 В 13/00 с присоединением заявки Нф Государственный комитет СССР по делан изобретений и открытий(088. ) Дата опубликования описания 15. 67. 79(54) СИС 1 ЕИЛ ЭКС 1 РЕМЬЛЬИОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к саМонаст- раивающимся системам автоматического регулирования и может быть использовано для оптимизации работы различных технологических систем, имеющих экстремальные статистические характеристики при одном управляющем воздействии.Известны устройства подобного назначения, в которых управляющее воздействие на обьект оптимизации выдается в зависимости от разности текущих значений показателя экстремума. Точность определения положения экстремума в таких системах , 5 определяется периодом регулирова-. ния (13.Наиболее близким к изобретению по технической сущности явля- ется экстремальйый щаговый регуля тор, содержащий датчик экстремума, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов, выход первого компаратора соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго компаратора соединен с входом реверсивного элемента, выход которо" .го соединен с входом исполнителЬйо- ЗО 2го механизма (23 . Однако в этомрегуляторе Формируется множествоуровней квантования с постояннымшагом. Создание множества квантованных уровней должно отвечать требованию высокой стабильности дляобеспечения заданной точности, чтосущественно усложняет практическуюреализацию поставлеиной задачи,Целью изобретения являетсяповышение точности выхода на экстремум.Это достигается тем, что в предлагаемую сисТему экстремального регулирования дополнительно введены циФроаналоговый преобразователь, источник смещения и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И, а выходы - с входами циФроаналогового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора и через . источник смещения со вторым входом второго компаратора.На Фиг. 1 приведена Функцнойальная схема описываемой системы экстремального регулирования йа фиг.2 диаграммы, поясняющие ее работу.Система содержит датчик 1 экстремума, компараторы 2 и 3, элемент И 4, генератор 5 импульсов, счетчик673982 3б импульсов, цифроанрлоговый преобразователь 7, реверсивный элемент8, исполнительный механизм 9 иобъект 10 регулирования,На фиг, 2 приняты следующие обозначения:Чжг и Чм - выходные характеристики компараторов;Чмю - выходная характеристика реверсивного элемента;Ес - напряжение источника смещения; Ъ - напряжение на выходеццФроаналогового преобразователя;Чг - напРЯжение иа вхоДе компаРатора 3.Сущность изобретения заключаетсяв том, что введение счетчика импульсов, цифроаналогового преобразователя и источника смещения позволяетсоздать в системедваплавающихуровня напряжения, определяющих свысокой точностью положеййе"рабочейточки на экстремальной характеристике,Система экстремального регулирования работает следующим образом,Рассмотрим работу системы с момента, когда двоичный счетчик б импульсов находится в состоянии, условно принятом за нулевое, С датчика1 экстремума снимается сигнал 8соответствующий положению рабочей-точки на склоне экстремальной хараКтерйстики объекта регулирования.В таком состоянии на выходе компараторов 2 н 3 устанавливается высокий уровень напряжения, разрешающий проход импульсов с генератора5 через элемент И 4 в двоичныйсчетчик б, который осуществляет-подсчет импульсовДвоичный код счетчика б поступаетна входы цифроаналогового преобразователя 7, выходное напряжениекоторого прямо пропорционально кодудвоичного счетчика, т.е;4 = (Р), (1)где Р - двоичный код счетчика.БЬУ.г -2 ц ЕУю (2)Ез. напряжение эталонного источника)и - число разрядов счетчика;К - число импульсов, записанноев счетчике.Из выражения (2) следует, чтовыходное напряжение измейяется дис.кретно, т.е, ступеньками. Вели.чина ступенькиравна6 У "щ Е 9 щ12 ф(3)Обозначим выходное напряжениецифроаналогового преобразователячерез У .Напряжение на инвертирующем входе компаратора 3 меньше выходногонапряжения цифроаналогового преоб-разователя на величину напряжениясмещения Ес,и, т.е.ф Е "ф (1 г (4)гдето - напряженйе 1 йа ийвертирующемвходе компаратора 3. 4При этом необходимо, чтобы напряжение смещения было больше или равно величине напряжения ступенькиТаким образом создаются два плавающихф уровня напряженияКЦ-гп Еэт (5) Кю 2 л Еэв Еси . (6)Напряжения Ц и Ог отличаются другот друга на величину напряжения сме щения, Изменение параметров цифроаналогового преобразователя не влия,ет на точность работы системы экстремального регулирования, так какразноСть напряжений 0 и (г остается 15 постоянной. Выходное напряжениецифроаналогового преобразователя7 возрастает до напряжения, снимаемого с датчика 1 экстремума, соответствующего положению рабочей точки на экстремальной характеристикеобъекта 10 регулирования. Напряжение с выхода датчика 1 экстремумасравнивается с выходным напряжениемцифроаналогового преобразователя 7при помощи компаратора 2. Логикасравнения такова, что если напряжение с датчика 1 экстремума превышает напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 7, то навыходе компаратора 2 возникает сигйал, разрешающий запись импульсовс генератора 5 через элемент И 4в двоичный счетчик б.Когда выходное напряжение преобразователя 7 превышает выходноенапряжение датчика 1 экстремума,сигнал с выхода компаратора 2 снимается и прекращается счет импульсов, а соответственно, и возрастание выходного напряжения преобра эователя. При превышении выходнымнапряжением П, преобразователя 7выходного напряжения Р датчика 1экстремума входное напряжениекомпаратора 3 еще не достигает ве .личины выходного напряжения Гдатчика экстремума, т.е.ОГ гПроисходитзахватрабочей точки. Величина ступеньки ограничивается чувствительностью компаратора. Исйользуя современные прецизионные компараторы на интегральныхсхемах, можно создать 1 ступенькупорядка единиц микровольт, что существенно повышает точность поискаэкстремума и работы устройства вобласти экстремума.Времяустановления неравенства(7) зависит от частоты следованияимпульсов с генератора 5. Это вре мя выбирают таким, чтобы состояниеобъекта не иэменилось, т.е, в начале подготовительного этапа и в конце с датчика экстремума снимается .; 1 практически одно и то же напряжение, 65 Время выхода на экстремум в предлагаемом устройстве определяется скотипамаксимум . Для реализацииэкстремальной характеристики типаминимум в системе экстремального регулирования необходимо вкомпараторах поменять местами входыи, кроме того, использовать счет чик, работающий на вычитание. Такаяперестройка обеспечивает универсаль" ность системы экстремального регулйрования.В описываемой системе формируютщ ся только два уровня напряжений ". один уровень напряжения выше рабочей точки, другой ниже. В процессеработы системы экстремального регулированйй происходит перемещениерабочей точки по экстремальной характеристике и слежение уровней напряжения за положением рабо-чей точки,Использование изобретения позволяет не прибегать к созданию множества квантованных уровней и повысить точность выхода на экстремумза счет уменьшения разности междудвумя плавающими уровнями. Система экстремального регулирования, содержащая датчик экстремума, выход которого соедйнен сЗО первыми входами двух компараторов," выход первогокомйаратора соединейс одним из"входов-элемента И,. другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход35 второго компаратора соединен с Ъходом реверсивнбго элемента, выходкоторого соединен с входом исполнительного механизма, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повы 4 О шения точности системы, в нее введены цифроаналоговый преобразова- тель, источник смещения и счетчикимпульсов, вход которого соединенс выходом элемента И, а выходы- с45 входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединенсо вторым входом первого комнаратора и через источник смещениясо вторым входом второго компаратора,Источники информации принятые:во внимание при экспертйзе1, Авторское свидетельство СССР9 187127, кл, 6 05 В 13/00, 1966,2. Авторское свидетельство СССР9 46821 б, кл, 6 05 В 11/01; 1975. 6ростью исполнительного устройства идинамическими показателями качестваэкстремальной системы регулирова-ния.После завершения этого этапа исполнительный двигатель вращается спостоянной скоростью, изменяя состояние объекта и положение рабочей точки на экстремальной характеристике.Направление вращения в начальныймомент является случайной величиной,Если двигатель вращается в такомнаправлении, что рабочая точка пере-.мещается от экстремума, то выходноенапряжение датчика экстремума умень-.шается. Компаратор 3 сравнивает напряжениес напряжением П . Когданапряжение У меньше напряженияГна выходе компаратора 3 препятствует сигнал. Когда напряжениестанет меньше напряжения П , т.е.Ба( П, (8)сигнал с выхода компаратора 3 снимается. Этот переход от высокогоуровня напряжения к низкому являет-ся командой на реверс двигателя,двигатель вращается в другом нап-,равлении, перемещая рабочую точкук экстремуму, Во время этого движения напряжение Г превышает напряжения У и О, В этом случае навыходе компаратора 2 появляетсясиГнал и в счетчик б поступают импульсы, Код, записанный в счетчикеб, величивается, а соответственно,увеличивается выходное напряжениепреобразователя 7. При этом равенство (6) остается в силе,Выходное напряжение преобразователя 7 увеличивается до установления неравенства (7). Этот процесспроисходит намного быстрее,чем,изменяется напряжение Г . Таким образом происходит слежение задвижением рабочей точки к экстремуму. После перехода экстремума напряжение Е .уменьшается и устанавливается неравенствоЕПП, (9)Затем происходит процесс, описанный выше. Во время поиска экстремума находится максимум экстремальной характеристики и объект настраивается на оптимальный режим работы,При дальнейшей работе системы происходит корректировка режимов работыи настройка на более оптимальныйрежим, В данной системе рассмотрен -"случай экстремальной характеристики 73982 6 гФормула изобретенияСоставитель Р. Нефедова М. Петко ео екто О.новинская ЦВИКПИ по д сППП фйате фили г.йк, Ул,проектиая,4 Ре акто А.ПейсоченкоЗакаэ 4073/43 аи дО 14осударственам изобрете Подписноего комитета СССРй и открйтивская иаб. .4 5