Регулятор с переменной структурой

Союз Советских Соцналистичвских Рвслублик(22) Заявлено 250979 (21) 2822571/18-24с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 230781 Бюллетень Мо 27 51)М. Кз 6 05 В 13/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54). РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического управления нестационарными объектами при наличии больших внешних возмущений.Известны регуляторы с переменной структурой, включающие в себя каналы формирования непрерывной и дискретО ной компонент управления 1) и 2 .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные формирователь линии переключения, блок сравнения знаков, переключатель и сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом блока сравнения знаков и с выходом формирователя сигнала управления, входы которого подключены к соответствующим входам формирователя линии переключения, и последовательно соединены источник опорного сигнала и пороговое устройство, выход которого соединен со вторым входом переключателя 3 .Недостатком известного регулятора .является сложность вычисления сигнала модуля вектора фазовых координат, требующая либо установки цифрового вычислителя, либо специального устроиства, обеспечивающего этот процесс,что затруднительно для ряда объектовс точки зрения габаритно-весовых характеристик, Сложное формирование режимов управления также снижает надежность систем автоматического управления, так как вектор фазовых координат определяетсях = (х. х),где х - рассогласование системы;х х, а его модуль3 х= ЗГхх,Таким образом, формирование /х/требует возведения в квадрат текущихзначений сигналов х, х и извлечения квадратного корня для получениязначения /х/.Цель изобретения - упрощение иповышение надежности регулятора,Поставленная цель достигается тем,ато в регуляторе выход формирователя сигнала управления соединен совторым входом порогового устройства.Таким образом, формируется регулятор комбинированной структуры, содержащий канал переменной структуры ифункциональный канал. Такое формирование позволяет переходить с одногорежима управления на другой не в реэультате непосредствейной оценки фазового состояния, а в результате косвенной - по комбинации сигналов фазовых координат, определяющих непрерывнув компоненту управления.Характер переходного процесса в5системе не ухудшается в результатетакого выбора параметров, остаетсянеизменным, но при этом перераспределяются интервалы режимов )движения.На Фиг. 1 представлено движениефазовых координат х и х в известном регуляторе,где 5 - линия переключения (скольжения), определяемая5 = с. Х 1+с х, = 0;О - сигйал уйравления, формируемый по законуО. = д 1 х+д 2 х 2Г - грайица разделения фазовогопортрета по режимам разбиения переменной структуры 20(вне области, ограниченнойГ 1 и с постоянными параметрами (внутри этой области заштриховано),Т-Т - траектория движения изобража1 3ющей точки при режиме с переменной структурой;т, - по неустойчивому апериодическому закону;72 - по колебательному закону;Т - по апериодическому закону вЬрежиме скольжения;значение радиус-вектора, определяющего границу Г .На фиг. 2 - движение фазовых координат х й х в предлагаемом регуля 1 2торе,где 5,О, Е Г, - соответствуют изображениям на фиг, 1;бвеличина зоны нечувствительности по управлению У 1,значения О +Я=О и О -Я=О определяютграницу Г 2, за пРеделами которой имеется режим с переменной структурой(СПС: режим скольжения), а внутрис постоянными параметрами (областьзаштрихована), Т, Т 2, Т соответствуют Т, Т 2, Т на фиг. 1. Траектории движения в режиме СПС определяются величиной (Фиг. 2), эквивалентной Е на фиг, 1. Процессы ;движения внутри Г(фиг. 2) и Г (Фиг.1) идентичны и определяются Формирователем управления О.На фиг. 3 представлена блок-схема регулятора,где х х - Фазовые координаты системы регулирования;5 - сигнал переключения;О - непрерывная компонента1сигнала управления;Ч - логический сигнал;О - дискретная компонента2сигнала управления,6 - сигнал управления; О - промежуточный сигнал, выделяемый пороговым устройствомЕ - опорный сигнал.Предлагаемый регулятор содержитформирователь 1 линии переключения,блок 2 сравнения знаков, формирователь 3 сигнала управления, коммутатор 4, сумматор 5, пороговое устройтво б, переключатель 7, источник 8порного сигнала. Формирователь 3формирует сигнал управления по линейному или нелинейному закону, а блоки1-3 и 7 - сигнал управления СПС. Блоки б и 8 обеспечивают выбор режимауправления.Регулятор работает следующим образом.На основе измеряемых фазовых координат системы в формирователе 3 формируется сигнал управления О= ах +,4.2 сравнения знаков формирует логический сигнал ч в виде(О при О 50для управления переключателей 7 коммутатора 4.Дискретный сигнал О 2 формируетсякоммутатором 4 следующим образом.Источник 8 опорного сигнала в коммутаторе 4 Формирует опорный сигналисходя из необходимого сочетанияуправлений, формируемых каналом с переменной структурой и каналом с постоянными параметрами в соответствиис режимами, описанными для фиг. 2. Впороговом устройстве б коммутатора 4производится сравнение модуля сигнала О с опорным сигналом Е(Я=сопя,б)0) и формирование промежуточногосигнала управления О в зависимостиот результатов сравнения: при /О/Гпороговое устройство б не пропускаетсигнал О., т.е. О,=0; при /О 1/ Епороговое устройство б пропускает сигнал О, т.е. ОФО, О.,=МО, где Кпередаточный коэффициент.Дальнейшее прохождение сигналаО обуславливается переменной структурой. Переключатель 7 в коммутаторе4 коммутирует О 2 в зависимости от сигнала логики М.0 при У =1(О приМ =О,Сумматор 5 формирует выходной сигнал6 на основе сравнения сигналов О иО 2, т.е. з О -О (или( 01+О 2),Такии образом, при малых значениях сигнала управления О: /Ол/ Еосуществляется режим управления безпереключения сигнала управленияЩ (фиг. 2 , внутренняя область, ограниченная Г ), определяемой двумя прямыми О+ Г и О 1 -6), .т.е. 6 =О и может быть адаптивным - с изменениемпараметров а 1 и а 2 или неадаптивным,у но со значениями этих параметров,обеспечивающими устойчивость при имеющемся диапазоне нестационарных динамических коэффициентов. При /О /) )Я. регулятор обеспечивает выбор управления с режимом переменной структуры (фиг. 2, наружная область, ограниченная границей Г ):О-О 1 при М(0О при) 0Сигнал 4 воздействует на исполнительные органы системы.Предлагаемый регулятор позволяет упростить структурно и функционально разработку системы управления, что повышает надежность и снижает габаритно-весовые характеристики системы управления до 25, При этом точность процессов регулирования не ухудшается, что подтверждено результатами моделирования и расчетами на ЦВМ.формула изобретенияРегулятор с переменной структурой,содержащий последовательно соединен,ные формирователь линии переключения,блок сравнения знаков, переключательи сумматор, второй вход которого соединен со вторым входом блока сравнения знаков и с выходом формирователясигнала управления, входы которогоподключены к соответствующим входамформирователя линии переключения, ипоследовательно соединенные источникопорного сигнала и пороговое устройство, выход которого соединен со втоф рым входом переключателя, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения и повышения надежности регулятора, в нем выход формирователясигнала управления соединен со вто 15 рым входом порогового устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 354399, кл. 6 05 В 13/00, 1970.щ 2. Авторское свидетельство СССРМ 551609, кл. 0 05 В 13/02, 1975.3, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2696021/18-24,кл. 6 05 В 13/02, 1978 (прототип),849141 К иг. 2 Фиг, д Гладков ставитель хред З.фан тор О. Билак Родиков дак аэ б 0/60 Тираж 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5