Система оптимального управления объектами второго порядка

О П И С А Н И Е 744451ИЗОБРЕТЕНИЯ Йойй советских Социалистических Республикс присоединением заяв осударственнгнй комитет СССР(45) Дата опубликования описания 30.06,80 2) Авторы изобретения В. М. Синеглаз В, Н. Игнатен 1) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-лети Великой Октябрьской социалистической революции) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА2 темы; на фмы.Схема соблок началрой 4 тригблок 6 упрорган 7, блО 9, объект 10 ор 1, и втотность,нуль- модель й сумып суммат2, первый 3эквиваленой модельюия, первуюль 11, второ держит первьных уставокгеры, блок 5авления первок 8 сравнен, вторую моде По основному авт. св.651308 известнасистема, содержащая последовательно соединенные первый сумматор и блок начальных установок, выход которого через первый и второй триггеры соединен с соответствующими входами блока эквивалентность, выход которого подключен к первому входу блока управления первой моделью, второй вход которого подключен к выходу нуль-органа и к первому входу блока сравнения, а выход - к первому входу первой модели, выходы которой соединены со входом нуль-органа и вторым входом блока сравнения, выходы которого подключены к соответствующим входам первого триггера, и вторую модель, подключенную входом ко входам объекта и блока самонастройки, а выходом - к одному из входов второго сумматора, другой вход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу объекта, а выход - ко второму входу блока самонастройки, выход которого через интегратор подключен ко вторым входам первой и второй моделей, а третий вход первой модели подключен ко второму выходу объекта, первый функциональный преобразователь и третий сумматор, первый вход которого ез функциональный преобразователь по ючен ко второму входу первого сумматора, второй вход к первому. выходу первого триггера, а выход - к четвертому входу первой модели, пятый входкоторой подключен к выходу первого сум 5 матора, а второй выход первого триггераподключен ко входу объекта, причем блоксамонастройки содержит последовательносоединенные второй функциональный преобразователь и блок умножения,1.10 Известная система обладает недостаточной точностью и быстродействием в случае, когда параметры объекта существенноизменяются в процессе управления.Цель изобретения - повышение точности15 и быстродействия системы,Поставленная цель достигается тем, чтов системе установлен экстраполятор, первый вход которого подключен к выходуинтегратора, второй вход - к выходу блокауправления первой моделью, а выход - кпятому входу первой модели,На фиг, 1 представлена блок-схема сисиг. 2 - фазовый портрет систе5 10 15 аватар 12, первый функциональный преобразователь 13, третий сумматор 14, второй функциональный преобразователь 1 О, множительный блок 16, интегратор 11, эксграполятор 18. При этом ф(г) - задающее воздействие, Х(1), Х(Ц -фазовые координаты объекта; Х, , Х 2- фазовыс координаты первой модели.Задачей оптимальной по быстродсйствшо системы управле 1 шя обьектамц второго порядка является формирование последовательности оптимальных управлений вида +аах ИЛИ .+ Одах 1 ДЕ 1-шах - М 2 КСЦМ 2;Ь- ное значение управляющцх воздействий как функции фазовых координат об ьекта управления,11 рц этом система реализует нелцпейцыц закон управления, определенныйа фазовой плоскости уравнением линии псрск,ючения. Поскольку кусочно-линейная цлц кусочно-нелинейная аппроксимация функции переклю 1 епця сопрюкепа со значительными погрешностями, то для реализации 32 кона управленц 1 можст Оыть использована модель, многократно и в быстром времени реа.шзующая уравнспця движсшя объекта. Б случае, когда параметры обьскта изменяются и процессе управления, построить указаш;ую линию перек;о Сипя невозможно и для оптцмальоо цо быстродействию алгоритма управления необходимо определять значения параметров объекта и характер цх изменения.Гредлагасмая система работает слсдующим образом.11 зменепие зпачепцй задающего воздействия ф, поступающего на вход сумматора 1, цли изменение параметров ооъекта 10 приводит к появлению на его выходе отклонения регулируемой переменной Х, (1) . По знаку Л,Д блок начальных уставок 2 производит выбор значения управления на начальном участке движения объекта 10, что обеспечивается начальной установкой триггера 3. При этом триггер 4 переводится в то яе состояние, что и триггер 3, а логический блок эквивалентность 5 выдает сигнал 1 на вход блока 6 управления первой моделью. Зто вызывает, с одной стороны, перевод модели 9 в реяим периодического решения, а с другой стороны, выдачу управления .0=впд Л,ца входы объекта 10, второй модели 11 и функционального преобразователя 15. В.ходцыс сигналы объекта 10 и модели 11 поступают ца входы сумматора 12 для формировашгя сигнала рассогласования в(1), вызванного изменением параметров объекта 10. .:цгиав (1) с выхода сумматора 12 подается на один из входов блока умножения 16, на другой вход которого поступает выходной сигнал функционального преобразователя 15, структура которого определяется по методу вспомогательного оператора. Выходной сигнал блока умножения 16, опрсдсля 20 22 30 35 40 45 50 55 60 6 ющцй скорость изменения йереме 1 п 1 ых параметров объекта 10, посредством интегратора 1 подается ца входы второц модели 11, Однако для получения оптимального уц. равлеция знание значения переменного параметра в данный момент времени является недостаточным, поэтому значения не г.- циоцарпых п 212 мстров В каждыи момент времени 11, (1=1, , и) подаются в экстраполятор 18, где на их основании иыч 1 сляются будущие значения для моменгов времени Ь 1,+тЫ, которые затем подаются ца вход первой модели 9 (и - число шагов прогнозирования, Л 1 - период дискретизации). Г 1 рц этом на вход первой модели с сумматора 14 поступает сигнал управления (м= - У 0+1 а, где 10 определяется видом задающего воздействия ф 1) и формируется при прохождении Г(1) через функциональный преобразователь 15 (для объектов второго порядка 1 (1) представ ястся лОбои кривой не выше второго порядка). Изменения переменных объекта 10 Х, и Х 2(1) поступают как начальные условия в модель 9. Ка только координата модели 9 Х(ъ), где ч=1/р, р 1 - масштаб времени, образуемая в процессе решения моделью 9 уравнений движения объекта 10, принимает нулевое значение, нуль-орган 7 вырабатывает сигнал, поступающни на входы блока 6 управления моделью и блока 8 сравнения. При этом блок 8 сравнения определяст знак переменной Х, , поступающей ца его другой вход, и возбуждает в зав:симости от значения здп Х, (Е) один из входов триггера 3. Поскольку до достижения изображающей точкой объекта 10 линии переключе ця знак переменной не меняется, то начальное значение управления .1, сохраняется неизменным, В то же время сигнал, поступающий с нуль-органа 7 на блок 6 управления моделью, вызывает изменение режима работы модели 9, переводя ее в режим задания начальных условии, а экстраполятор в режим приема текущих значений переменных параметров. После этого весь режим работы системы повторяется до тех пор, пока при возбуждении ну;ь-органа У блок 8 сравнения пе определит изменения знака переменной Х при Х,(ч) =О. Зто будет свидетельствовать о прохождении траектории отображающей точки модели 9 через начало координат системы. Прц этом трипер3 изменит свос состояние, а значит и управление У, что определяет движение отобраяающей точки по липни переключения У,О (или 1,О в зависимости от начальных условцй, фиг. 2). Поскольку состояние триггера 3 и 4 в этом случае не совпадает, то логический блок эквивалентность останавливает решение па модели 9. Движение объекта 10 при подобном управлении проходит по траектории, обеспечивающей минимальную длительность процесса управленияФормул а изобретенияСистема оптимального управления обьектами второго порядка по основному авт. св.651308, отличаюшаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней установлен экстранолятор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, второй вход - к выходублока управления первой моделью, а вь,- ход - к пятому входу первой модели.5 Источники информации,прннятыс го внимание прп экспертизе1. Лвторское свидетельство СССРпо заявке М 245603, кл. 6 05 В 13/02,7/18-24, 01,03.77 (прототип).Составитель Г. Нефе дактор О. Колесников хред В орректор 3, Тарас ко Зака НПО Типография, пр, Сапунова, 2 202/19 Изд Ъ 339 Тираж 956Поиск Государственного комитета СССР по делам изобре113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5 Подписноеий и открытий