Способ формирования сигнала управления

Сфез Сфеетскнх Сфцттаафктических РжвублнкОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ 11857931(23) Приоритет Государственный комитет СССР но дмам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ м мц=кв+ кО-к,Е+к, а),Изобретение относится к оптимальным по быстродействию системам автоматического управления, работающим вусловиях вариаций параметров объекта управления.Известен способ формирования управляющего воздействия при оптимальном управлении линейным объектом второго порядка, в соответствии с котОрым управляющее воздействие формируют путем сравнения модуля выходного сигнала объекта и интеграла от модуля выходного сигнала модели объекта, которая выдает сигнал в обращенном ускоренном времени, при нуле вых входных воздействиях, прекращают интегрирование при равенстве сравниваевых величин и определяют в этот момент знак управляющего воздействия е помощью выходного сигнала объекта 20 и модуля выходного сигнала модели 13,Недостатком данного способа является тот факт, что в условиях вариаций параметров объекта система не может поддерживать оптимального по 25 быстродействию управления.Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования сигнала управления, основанный на определении сигнала ошибки системы и сигнала 30 производной ошибки системы, формиро ванин постоянного сигнала, умножении сигнала производной сигнала ошибки системы на постоянный сигнал, суммировании полученного сигнала с сигналом ошибки 2 .Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает ,малого времени регулирования.В соответствии с известным спосо" бом задаются желаемям процессом (уравнение эталонной модели) где Ч,к - выходной параметр моделиЖ, - скорость изменения выходного параметра ьюдели;0 м - управляющий сигнал.Управление системой производится в виде где К,1 - постоянные коэффициентыусиления,.Ф 1,2,3;с = ф-М9 - выходной параметр объектауправления;20 х(с) = О60При синтезе оптимального по быстродействию управления моменты переключения знака управления могут определяться при достижении изображающей точной системы гиперповерхностей- подстраиваемый параметррегулятора, обеспечивающий при вариациях моментаинерции нагрузки постоянство траектории перемещения.5В результате Кбудет автоматически изменяться со скоростью, превьзаающей скорость основного переходного проце са в системе, и поддерживать постоянство траекторий перемецения. 1 ООднако этот способ не обеспечивает оптимизации времени переходного ,процесса, особенно в случае значительных вариаций параметров объектауправления. 15Цель изобретения - повышение быст родействия.Поставленная цель достигается тем, что квантуют сигнал ошибки системы по уровню, соответственно каждому уровню масштабируют сигнал первой производной сигнала ошибки системы, измеряют сигнал ошибки системз и суммируют его с постоянным сигналом, полученный сигнал умножают на сигнал производной ошибки системы и суммируют его с сигналом ошибки системы, из которого формируют сигнал знака и используют его для управления.На чертеже представлена схема одного из вариантов реализации предлагаемого способа.Схема включает в себя пороговый элемент 1, коммутатор 2, кассету 3 масштабных блоков, объект 4 управления, эталонную модель объекта 5 управления, блок б сравнения, дифференциатор 7, инвертор 8, блок 9 логики, ключи 10-14, блок 15 задания режимов, сумматор 16. 40Приняты следующие обозначения:д(с) = 1(й) - ступенчатый входной сигнал;д - алгебраическая сумма входного сигнала и его первойпроизводной;,ошибки в момент ра- венства переключения. Для упрощения реализации быстродействующих следящих систем применяются квазиоптимальные алгоритмя управления, когда система переводится с максимальным быстродействием в некоторую область, расположенную вокруг начала координат фазового пространства системы. При этом достаточно построить лишь одну гиперповерхность переключения в фазовом пространстве, которая должна обеспечивать попадание изображающей точки в область около начала координат.Вид такой гиперповерхности переключения определяется объектом управления и может изменяться при вариациях параметров объекта управления. Практический интерес при задачах оптимального по быстродействию перемещения инерционной нагрузки имеют случаи максимального использования энергетики исполнительных двигателей, т.е. случаи достижения максимально возможных значений ускорения.При этом гиперповерхность переключения вырождается в поверхность, являющуюся функцией лишь двух переменных: регулируемой координаты и ее первой производной Г(х,х,Для определения вида Г(х,х) в данном способе в самом общем виде можно воспользоваться эталонной моделью объекта управления, полученной предварительно с помощью одного из известных методов идентификации.Предлагаемый диапазон начальных условий О-:х разбивается на в-диапазонов, в зависимости от величины хо и размеров, области около начала координат. Для каждой из этих диапазонов необходимо найти прямую переключения х=К х, обеспечивающую проход изображающей точки системы вблизи начала координат фазового пространства системы. Поиск необходимого проводится по обработке эталонной моделью ступенчатого входного воздействия с амплитудой Хо(м за счет определения велйчины х при х = о и подстройки этой величиной коэффициента усиления по цепи производной регулируемой координаты. Искомая зависимость Г(х,х) определяется как сумма Х= к; х; причем переключение1 уК проис одит в зависимости от текущего значения регулируемой координаты х. В процессе работы системы всегда есть воэможность за счет параллельного включения модели оперативно изменять коэффициенты К 1.Устройство работает следующим образом.В зависимости от величины ступенчатого входного воздействия комму- . татор 2 подсоединяет к соответствующему масштабному блоку проинвертированный сигнал производной ошибки отработки входного воздействия, сформированный на блоке б сравнения.Алгебраическая сумма сигнала ошибки х и его производной х подается на пороговый элемент 1 и с выхода порогового элемента максимальное значение,напряжения управления 10 х 1 .поступает на объект 4 управления или эталонную модель 5 в зависимости от положения ключей 10 и 11, определяемого блоком 15 задания режимов. В режиме определения оптимальных значений К замкнут ключ 11 и разомкнут 10. Регулировка значений К; про исходит сигналом х, который снимается с блока 9 логики при равенствеа=а.Таким образом, разбивая диапазон 0,х 3 на участки Хом иэ условия 15 "Й.с Зс где Х - размер области вокруг Вначала координат фазового пространства системы, который, в свою очередь, выбирается иэ условия устой чивой работы системы, удается получить надежное попадание изображающей точки системы в область вокруг , начала координат фазового пространства, Само время перемещения в эту область при этом меньше, чем теоретически оптимальное время перемещения в начало координат фазового пространства системы. При синтезе поверхности переключения информация об объекте управления не используется. В случае вынужденных вариаций параметров объекта управления происходит подстройка этапонной модели а соответственно и коэффици 35 .ентов.Изобретение позволяет обеспечить кваэиоптимальное регулирование в условиях изменения параметров объекта регулирования.формула изобретенияСпособ формирования сигнала управления, основанный на определении сигнала ошибки системы и сигнала производной ошибки системы, формировании постоянного сигнала, умножении сигнала производной сигнала ошибки системы на постоянный сигнал, суммировании полученного сигнала с сигналом ошибки, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия способа, квантуют сигнал ошйбки системы по уровню, соответственно каждому уровню масштабируют сигнал первой производной сигнала ошибки системы, измеряют сигнал ошибки системы в момент равенства нулю сигнала первой производной ошибки системы и суммируют его с постоянным сигналом, полученный сигнал умножают на сигнал производной ошибки системы и суммируют его с сигналом ошибки системы, из которого формируют сигнал знака и используют его для управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР В 276207, кл. 6.05 В 17/00, 1968. 2. Применение бесконтактных элементов в электроприводах промышленных установок. Сборник, Л., ЛНДП, 1977, с. 12 (прототип).857931 Составитель А. ЛащевТехред Н. Ковалева КорректорГ. Назаров дакт нкули заказ 7241/ Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ВНИИ по 13035, тираж 940Государственнлам изобретенква, Ж, Ра додписного комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/