Устройство для определения оптимальной настройки регулятора

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ(5 ) М. Кл. С 05 б 23/02 с присоединением заявки,%Гееудлрстееннвй камитет СССР ао делам изобретений и етхрмтий(23) Приоритет -Опубликкевано 05,06.80. Бюллетень 21 Дата опубликования описания 10.06,80вторбретеии А. И тяк Красного ЗнаА. Н. Туполев на Трудовог нститут им. ыта(71) Заявитель Казанский орд авиационный(54) УСТРОЙСТВОН АСТРО Изобретение относится к автоматике, а именно к технике определения оптимапь ных параметров настройки регуляторов, и может быть использовано дпя опти-. мальной настройки систем управления автономными, в том.числе и безэкипажными объектами, например автономными аппаратами дли подводных исследований, крупномасштабными модепями подводнык лодок, торпедами, беспилотными лета-. тельными аппаратами и т.п.Наиболее точно предварительная настройка регуляторов автономных безэкипажных объектов в натурном испсанении осуществляется по результатам электронно 1 о моделирования, когда регулятор представлен реальной аппаратурой, а объект - электронной моделью. Однако реальный обьект имеет, как правило, .характеристики, существенно о втичаюшиеся от . расчетных ипи модельных, заложенных в электронную модель. Поэтому во всех случаях доводки натурных образцов объекта встает задача оптимальОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОИ РЕГУЛЯТОРА ной настройки регулятора. В автономных, безэкипажных объектах эта задача решается обычно методом проб и ошибок: выставляются передаточные числа регулятора, запускается объект и записываются параметры его движения, обрабатываются и изучаются подученные осциллограммы, вводятся коррективы в передаточные числа и снова все повторяется. Полученные решения требуют большого числа запусков объекта, зависят ог оп экспериментатора и субъективны.Известны устройства дпя определения оптимальных параметров регулятора, основанные на применении математических методов планирования факторных экспериментов, которые сводятся к схематизированной задаче реализации плана- матрицы эксперимента и обработке полученных данных, В результате расчетов получают математическую модель зависимости одного из критериев качества поведения системы от параметров ее рь гулятора, и методом крутого восхожде7394 3ния Бокса-Уилсона находят оптимальные параметры настройки регулятора. Все расчеты этой модели в настоящее время автоматизированы. Так малый исследовательский комплекс (машина МИК)5 настроен на алгоритм получения математической модели и крутого восхождениями.Однако. применение этих устройств для оптимальной настройки регулятора автономного объекта требует вынолнения 10 многократных пусков объекта. Как мини-мум необходимо выполнить 2 пусков объекта, где о - число настраиваемых параметров регулятора. При этом перед каждым пуском соответственно строкам ц плана-матрицы эксперимента необходимо менять параметры регулятора. Для статистической оценки результатов эксперимента недостаточно иметь по одной реализации поведения системы при всех со четаниях двухуровенных значений параметров регулятора. Необходимо иметь по 3-10 повторений реализаций плана- матрицы эксперимента. При этом план эксперимента должен быть рандомизиро ван,то есть чередование строк плана- ,матрицы в эксперименте должно быть случайным. Все это приводит к необходимости проведения (3-10) 2 пусков объекта,Очто удлиняет процесс доводки изделия и 30 удорожает его стоимость.Наиболее близким к изобретению техническим решением. является устройство для определения оптимальной настройки регулятора, содержащее датчик пробных З 5 сигналов, вход которого соединен с выходом программного блока, одинвыходс управляющим выходом устройства, другой выход - с первым аходом блока регистрации, выход которого подключен череэ анализатор качества ко входу вычис- лительного блока, а вторые входы - ксоответствующим входам устройства 2 .Однако это устройство также имеет недостаток, заключающийся в необходимости выполнения многократных пусков объекта для определения оптимальной настройки его регулятора.Бель изобретения - повышение быстро-. действия устройства. 50Этацель достигается тем, что оно содержит вариатор передаточных чисел, входы и выходы которого соединены со входами и выходами устройства соответственно, а управляющий вход - с выходом программного блокаНа чертеже изображена блок-схемаустройства. Она содержит вариатор 1 84 фпередаточных чисел, программный блок2, блок 3 регистрации, датчик 4 пробных сигналов, устанавливаемые на исследуемом объекте, и вычислительный блок8, анализатор 6 качества, выносимыена пункт обработки. В зависимости отвида передаваемых сигналов устройствоможет содержать преобразователи ана-лог-код" 7 и "код-аналог" 8. Кроме того, блок-схема содержит в составе вариатора 1 переточных чисел контактнуюгруппу 9 входных цепей, блок 10 ком:мутации, контактную группу 11 выходных цепей, а также группу 12 входовустройства, группу 13 выходов и управляющий выход 14. Черезгруппу 12 аходов с чувствительных элементов регулятора на корректор передаточнЫх чиселкомплекса поступают сигналы, оптимальные передаточные числа которых необходимо определить по результатам одногопуска объекта, Через группу 13 выходовсигналы чувствительных элементов. сопределенным передаточным числом поступают на сумматор регулятора (на схеме не изображен). Случайное чередованиепоследовательности подключения на .выход контактных групп обеспечивается,например, предварительной выставкойпрограммных шайб в программном блоке,когда последовательность замыкания имиконтактных групп выбирается по законуслучайных чисел.Устройство работает следующим образом,При этапе подготовки в соответствии с выбранными пределами варьирования передаточных чисел регулятора на регулировочных элементах вариатора 1 передаточных чисел выставляются верхний и нижний уровень йередаточных чисел по каждому настраиваемому параметру регулятора, Задается величина пробных импульсов и частота их чередования.Во время реализации факторного эксперимента при запуске объекта вкЛючается программный блок 2 и блок 3 регистрации параметров движения. По команде программного блока 2 на вариаторе 1 передаточных чисел формируется контактная группа 1 1 выходных цепей, соответствующая одной иэ строк плана-матрицы эксперимента. Одновременно программный блок 2 включает датчик 4 пробных сигналов. Подается команда на управляющий выход 14 и нормированное отклонение рулей объекта с регистрацией, этого момента на блоке 3 регистрации.5 73948 Под действием нормированного отклонения рулей объект отклоняется отустановившегося режима и после снятия команды под действием системы управления возвращается на прежний режим. При этом на блоке 3 регистрации. записывается переходный процесс системы, По окончании переходного.процессапрограммный блок 2 выдает команду на переключение в матричной схеме вариатора 1 переда точных чисел, коммутируется контактная группа выходных цепей корректора, соответствующая новой строке плана-матрицы эксперимента, Одновременно запускается датчик 4 пробных сигналов и все повто-15 ряется. В результате на блоке 3 регистрации получаем многократные реализации опытов плана-матрицы факторного эксперимента. Устройство для определения оптимальной настройки регулятора, содержащеедатчик пробных сигналов, вход которогосоединен с выходом программного блока,один выход - с управшпощим выходомустройства, другой выход - с первымвходом блока регистрации, выход которого подключен через анализатор качества ко входу вычислительного блока, авторые входы - к соответствующим входам устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьшения быстродействия устройства, оно содержит вариатор передаточных чисел, входы и выходыкоторого соединены со входами и выходами устройства соответственно, а управляющий вход - с выходом программногоблока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Адлер Ю. П, и др. Планированиеэксперимента при поискеоптимальныхусловий М., "Наука, 1976, с, 113-218,237-261.2. Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов. Под. реп, Кузнецова П. И. М., фЗнергия",1969, с, 207-208, рис. 6-2 (прототип). 20В процессе обработки результатов по окончании программы и финиша объекта блок 3 регистрации переносится в пункт обработки и через преобразователь 8 ианализатор 6 качества переходного про цесса (например, определитель интегральной опенки переходного процесса колебательности и т.п.) подключается к вы. числительному блоку 8. На нем по заранее заложенному алгоритму определяет ся математическая модель зависимости;качества переходного процесса по выбранному критерию от передаточньас чисел регулятора и методом крутого восхождения Вокса-Уилсона определяются опти мальные параметры настройки системы управления объектом,4 6Описанное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства и уменьшить тем самым затраты времени и средств на проведенИе экспериментов с автономными обьектами Формула изобретения