Самонастраивающаяся система

Оп ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциапистицескихРеспублик 1 1 744443 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28) Приоритет по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро Филиала Всесоюзного научноисследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева(54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА Изобретение относится к области информационно-измерительной техники,.автоматики и тех. нической кибернетики и может быть использовано как корректирующее устройство, обес. печивающее повышенную точность измерения,. Известны корректирующие самонастраивающиеся системы 11.Однако при построении таких корректирующих устройств основной трудностью является реализация управляемой модели и преобразо10 вателя, в которой используются дифференци. рующие устройства, так как последние вносят дополнительную погрешность. Кроме того, недостатком всех корректирующих и адаптивнокорректируюших устройств, содержащих управ., ляемую модель преобразователя, является тот факт, что при реализации моделтт оказывается невозможным подобрать передаточную функцию корректирующего устройства, обратную передаточ. ной функции корректируемого преобразователя. Недостатком адаптивно-корректирующих устройств, осуществляющих поиск параметра преобразователя при его изменении во времени, а также коррекцию динамической характеристики преобразователя, является использование в самонастраивающейся следящей системедифференцирующих устройств, обеспечивающих направленный поиск искомого параметра преобразователя,так как дифференцирующие устройства обладаютмалой точностью. Особенно это относится кдифференцирующим устройствам, выдающимпроизводную второго порядка.Наиболее близким техническим решениемк предлагаемому является самонастраивающаясясистема, содержащая последовательно соединен.ные устройство управления, модель функцио.нального преобразователя и усилитель, второйвход которого соединен с выходом функционального преобразователя 2).Недостаток известной системы - малая точность и узкая область применения,Цель изобретения. - повышение точностии расширение области применения системы.Поставленная цель достигается тем, чтосистема содержит реверсивлый счетчик, инвертор, первый и второй элементы И, первый ивторой интеграторы и генератор импульсов, выход которого через последовательно соединен744443 откуда 3ные первый элемент И и первый интеграторсоединен со вторым входом модели функцио-:нального преобразователя, а через последовательно соединенные второй элемент И и второйинтегратор - со входом устройства управле.ния, выход усилителя соединен со вторым входом первого элемента И и через инвертор -со вторым входом второго элемента И, второйвход первого интегратора и первый вход второго интегратора соединены с первым входомреверсивного счетчика, второй вхэд которогосоединен с первым входом первого интегратораи вторым входом второго интегратора.На чертеже представлена блок-схема самонастраивающейся системы.Она. включает функциональный преобразователь 1, генератор 2 импульсов, первый элементИ 3, второй элемент И 4, первый интегратор 5,второй интегратор б, модель 7 функциональногопреобразователя, устройство 8 управления, усилитель 9, инвертор 10 и реверсивный счетчик11.Аналого-цифровая корректирующая самонастраивающаяся система работает следующимобразом,Пусть функциональный преобразователь 1 представляет собой инерционное звено с параметром Я, являющимся постоянной времени инерционного звена. В этом случае в качестве математической модели 7 выбирается электри-ческое инерционное звено с параметрами ВС. При постоянстве входного сигнала инерционного звена выходной сигнап изменяется по экспоненциальному закону. Выходной сигнал функционального преобразователя 1 у(т), поступающий на один из входов усилителя 9, при постоянстве входного сигнапа функционального преобразователя 1 х(т) = хо изменяется по законуу(т) = хо(1-е б ), (1) а выходной сигнал у(т) математической модели 7 функционального преобразователя при входном сигнале г(т), поступающем с выхода первого интегратора 5, изменяется по законуУт(т) = г(т) (1-е ") (2) где ВС - постоянная времени математическоймодели 7.Так как имеет место обратная связь через усилитель 9, первый элемент И 3 и первый интегратор 5 на модель 7 функционального преобразователя, то при достижении системой равновесного состояния, т.е. при подстройке параметра модели 7 функционального преобразователя до соответствующего уровня, имеет место равенствоу(т) ут (т) (3) или хо(1-е) г(т) (1-е ф),-1 Яг(б) - о .,-час (4)Исходя из равенства (4) имеем, чтопри ВС = Е г(т) =хо=сопят,при ВС ( с г(т) - нарастает,при ВС )г(т) - убывает,Таким образом, пока г(т) нарастает (или10 убывает), число импульсов с выхода генератора 2, поступающих на неинвертированные(или инвертированные) входы интеграторов5 и б через первый элемент И 3 (или второйэлемент И 4), соответственно нарастает (илиубывает) до тех пор, пока не выполняетсяусловие г(т) = сопят.Рассмотрим случай, когда ВС = Я и когданачальное значение входного сигнала функционального преобразователя 1 не соответствует20" НачальномУ значению го вхоДного сигнала модели 7 функционального преобразователя. Допустим, что го ( хо илих(1-е ) )г (1 )откуда, учитывая равенства (1) и (2), имеем25у(т) ) ут(т) эт.е. выходной сигнал функционального преобразователя 1 больше выходного сигнала модели7 функционального преобразователя. При такомусловии имеемЗО Уо (т) ) О и у (т) ( О,т.е, положительный потенциал на выходе усилителя 9 и отрицательный потенциал на выходеинвертора 10, Положительный потенциал свыхода усилителя 9 открывает первый эле.мент И 3 и импульсы генератора 2 поступаютна неинвертированные входы интеграторов 5и б, что приводит к быстрому нарастан.ю го,поступающего на вход модели 7 функциональ.ного преобразователя с выхода первого интегра.4 О тора 5, Второй интегратор 6 включается с некоторой задержкой по сравнению с первым инте.гратором 5 для того, чтобы условие го = ховыполнилось раньше, чем сработает второй интегратор б, так как в рассматриваемом случае45 ЙС =6 и подстройки параметра модели 7функционального преобразователя не требуется.К тому времени, когда должен сработать второй интегратор 6, система приходит в равнове.сие, т,е. достигаетсч го = хо и ув (т) = О,первый элемент И 3 закрывается и интеграто.ры 5 и 6 отключаются до того, как второйинтегратор 6 успевает сработать. Первый интегратор 5 продолжает выдавать число записанныхв него импульсов. При достижении го = хоимеем, соответственно, у(т) =у,(т),уо(т) = Ои у, о(т) = 0; первый элемент И 3 отключается,система приходит в равновесие и аналоговомусигналу го на выходе первого интегратора 5соответствует сигнал на выходе реверсивногоМз го =хооткуда хЬг,Самонастраивающаяся система, содержащая последовательно соединенные устройство управления, модель функционального преобразователя и усилитель, второй вход которого соеди. неи с выходом функционального преобразовате. ля, о т л и ц а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения системы, она содержит реверсивный счетчик, инвертор, первый и второй элементы И, первый и второй интеграторы и генератор импуль-сов, выход которого через последовательно соединенные первый элемент И и первый интегратор соединен со вторым входом модели функционального преобразователя, а через последовательно соединенные второй элемент И и второй счетчика 11. Вследствие того, что второй интегра.тор 6 срабатывает с некоторой задержкой М относительно первого интегратора 5, именно первый интегратор 5 обеспечивает тождество у(т) == у,(т), а второй интегратор 6 осуществляетлишь подстройку параметра ВС.Теперь рассмотрим случай, когда ВСс, и1тохо. При этом имеем уо (т)О и вновьсрабатывает первый элемент И 3, пропускающий сигналы генератора 2 на интеграторы 5 и 6.1 ОТак как в этом случае нарастание го проходитмедленно согласно формуле (4), то второй ин.тегратор б, включающийся с некоторой задержкой относительно первого интегратора 5, включается раньше, чем наступает равенство го = хо, 1 Зследовательно осуществляется подстройка парамет, ра 8 модели 7 функционального преобразователя через устройство 8 управления сигналом свыхода второго интегратора б. Увеличение ВСприводит к ВС = г, и го = хо, т,е. выходной 2 Осигнал усилителя 9 равен "О", что в свою оче.редь приводит к запиранию первого элементаИ 3 и система приводит к равновесию.При ЯС Я и гохо имеем у(т)) у,(т) и у,(т) ) О, а система обеспечивает 25быстрое нарастание го до некоторого максимального значения, при котором у(т) = у,(т),а потом, исходя из-1 Яо о -е 7%Е =Х30при условии ВС Я,.должно медленно убывать.Убывание го невозможно обеспечить воздействием импульсов генератора 2 через первыйэлемент И 3 на неинвертированный вход первого интегратора 5, поэтому у(т) станет мень.ше у, (т), что приводит к у 9 (т)О и у, о (тО, вследствие чего срабатывает второй элемент И 4 и на инвертированные входы интеграторов 5 и б поступают импульсы генератора 2. При таком условии первый интегратор 5 умень О шает го(т), а второй интегратор б уменьшает значение ЯС модели 7 функционального преобразователя через устройство 8 управления дотех пор, пока не станет ВС = г,.Первый интегратор 5 должен обеспечивать быстрое нарастание сигнала г, в то время, каквторой интегратор 6 должен изменять параметрВС незначительно, ибо, в противном случае, возможно перерегулирование ЯС. Для этого передаточный/коэффициент первого интегратора 5 должен превосходить передаточный коэффициент второго интегратора 6 в несколько раэ.Выходной сигнал первогоинтегратора 5 определяется числом импульсов генератора 2, поступающих через элементы И 3 и 4, т.е.го = (Йз - 144) го =хогде Йз - число импульсов, поступающих через пер.вый элемент И 3 на неинвертированныйвход первого интегратора 5; М 4 - число импульсов, поступающих черезпервый элемент И. 4 на инвертированныйвход;Ьго - . величина выходного сигнала интегратора,соответствующая одному импульсу гене.ратора,В случае ЯСс когда работает первыйэлемент И 3, а второй элемент И 4 закрыт,имеем Это число импульсов Из также поступает на прямой вход реверсивного счетчика 11, фиксирующего значениеХоч=з.г.осоответствующее входному сигналу функциональ.ного преобразователя 1.Итак, аналого-цифровая корректирующая самонастраивающаяся система обеспечивает фор.мирование на выходе первого интегратора 5 ана.логового сигнала, соответствующего входномусигналу корректируемого функционального пре.)образователя 1 задолго до окончания переходного процесса в функциональном преобразователе 1, а также цифрового сигнала на выходе реверсивного счетчика 11,По сравнению с извеспыми устройствами дан.ного типа предлагаемая система позволяет опре.делить измеряемый параметр без использованиядифференциаторов, что повышает. точность измерения, Кроме того, система обладает ловы.шенным быстродействием и может быть реализована на базе микроэлементов, а также можетбыть состыкована с цифровой вычислительноймашиной без аналого. цифрового преобразователя, что выразится в дополнительном экономи.ческом эффекте,Формула изобретения744443 Составитель А. ЛащевТехред М. Петко Редактор В. Зарванск рректор Е, Папи Заказ 3788/1 Подписно Тираж 956ЦНИИПИ Государственного комитета СССРподелам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 ород, ул. Проектн илиал ППП "Патент", г,7интегратор - со входом устройства управле. ния, выход усилителя соединен со вторым входом первого элемента И и через инвертор - со вторым входом второго элемента И, второй вход первого интегратора и первый вход второго интегратора соединены с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с первым входом первого интегратора и вторым входом интегратора. 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР йо 486302,кл.05 В 17/02, 1974,2, Авторское свидетельство СССР Йф 130553, кл. 6 05В 17/02, 1954, (прототип).