Система управления для объектов с запаздыванием

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕ,ПЬСТВУ Союз Соаетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 03 0679 (21) 2774892/18-2с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Опубликовано 300831. Бюллетень Мо 3 Государственный комите СССР но делам изобретений и Открытийсания 30.08,8 Дата опубликования Е. А, Сухарев, Ю.Д.Левичев и Вг. Брусбв 72) Авторы изобретения 1) Заявитель 4) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМуправления к усиления объ ние устойчив ствия на нег мущений,Указанная цЕль достигается тем,что система содержит последовательносоединенные четвертый сумматор, второй блок задержки, обратную модельобъекта беэ запаздывания, второйусилитель, первый интегратор, блокделения, дифференциатор, третий усилитель и пятый сумматор и последовательно соединенные третий блок эадержки, второй интегратор и четвертыйусилитель, выход которого соединенсо вторым входом блока деления, второй вход пятого сумматора соединенсо входом дифференциатора, а выход -со вторыми входаьщ первого и второгоусилителей, первый вход четвертогосумматора соединен с выходом первогоблока задержки, второй вход - с выходом объекта с запаздыванием, входкоторого соединен со входом третьегоблока задержки,На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемой системыавтоматического управления объектомс запаздыванием. Изобретение относится к автоматике и может найти применение при проектировании систем автоматического управления объектами с запаздыванием.Наиболее близкой к предлагаемой является система автоматического управления объектами .с запаздыванием, содержащая последовательно соединенные первый. сумматор, второй сумматор, регулятор, модель объекта без запаздывания, первый блок задержки, третий сумматор, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, а второй вход - с выходом модели объекта беэ запаздывания, выход регулятот 5 ра через первый усилитель соединен со входом объекта с запаздыванием, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 1.Однако известные системы автоматического управления обладают высокой чувствительностью к изменениям параметров объекта, что ведет к снижению качества управления и понижению устой.25 чивости в условиях дрейфа параметров объекта, а также при неточном знании его параметров., полученных в результате идентификации.Цель изобретения - снижение чувствительности системы автоматического30 изменениям коэфФициента кта управления и повыше сти в условиях воэдейнеконтролируемых воэ 860002Задающее воздействие,Уьдд поступает на вход первого сумматора 1, на второй вход которого подается инвертированный сигнал с выхода объекта 2 с эапаздк.1 аием. Сигнал с выхода первого сумматора 1 поступает на вход второго сумматора 3, на второй вход кото 5 рого подается инвертированный сигнал с выхода третьего сумматора 4Сигнал, полученныи на выходе второго сумматора 3, поступает на вход регулятора 5, с выхода которого сигнал проходит на вход модели объекта 6 без запаздывания и навход первого усилителя 7. С выходамодели объекта 6 беэ запаздываниясигнал подается на первый входтретьего сумматора 4 и на вход блока 8 задержки, с выхода которого онпоступает на первый вход четвертогосумматора .9 и с обратным знаком навторой вход третьего сумматора 4. На 2 О второй вход четвертого сумматора 9 подается инвертированный сигнал свыхода объекта .2 управления. Сигнал,полученный на выходе четвертогосумматора 9, поступает на вход блока10 задержки, с выхода которого он дается на вход обратной модели 11 объекта без запаздывания, с выхода обратной модели 11 объекта без запаздывания - на информационный вход второго усилителя 12, а оттуда - на ЗО вход интегратора 13 блока. С выхода первого интегратора 13. сигнал подается на первый вход блока 14 деления, на второй вход которого поступает сигнал с выхода четвертого усилителя 35 15. На вход последнего подается сигнал с выхода второго интегратора 16, на вход которого поступает сигнал с выхода второго блока 17 задержки. На вход блока 17 временной задержки 4 О подается сигнал с выхода первого уси, лителя 7. С выхода усилителя 7 сигнал дополнительно подается на вход обьекта 2 управления, на вход последнего поступает также возмущающее воздействие Т . С выхода блока 14 деления сигнал, равный отношению выходного сигнала первого интегратора 13 к выходному сигналу усилителя 15, поступает на вход дифференциатора 18 и на первый вход пятого сумматора 19.С выхода дифференциатора 18 сигнал подается на усилитель 20, с выхода которого сигнал поступает на второй вход пятого сумматора 19. С выхода сумматора 19 сигнал подается на параметри веские входы второго усилителя 12 и первого усилителя 7.Обозначим передаточную функцию обьекта 2 с запаздыванием через Че(Р)е 1, передаточную функцию модели 60 объекта 6 беэ запаздывания - через И р), передаточную Функцию второго блока 10 временной задержки - е Рд, 5-е Р,15-е) передаточную функ - Р С+Ь)цию обратной модели 11 объекта без 65 запаздывания - Я 1 Р). Пусть Чав)=огде К - коэффициент усиления объекта;полином и-го порядка от р,пусть также Ч,1 Р)= -ф, тогда Ч пк)6 со) м 1 о,р= -сс, где Кс- перестраиваемый коэфФицйент усиления усилителей 7 и 12Запишем выражение для иэображениявыходного сигнала объекта в видек к еГу макк(1)О, Ср)где У и Р - иэображения по Лапласууправления О и возмущенияДля иэображения выходного сигналамодели выражение имеет вид-РСКм.е Ч (2)Я,(Р)тогда для иэображения сигнала ошибкина выходе сумматора 9 имеемм" с(3)для изображения выходного сигналаобратной модели 11 объекта управления( Км- К Кс ) -Р (с+д) . К -РдЕ = -- , е Ч " - Е СС 4)К м КмПерейдем далее к оригиналам и запишемвыражение для сигнала на выходе усилителя 12ЧКм ККсУ КО ( к-Г-д)м- г (-д). (5)К р,На выходе интегратора 13, осуществляющего интегрирование на скользящем интервале времени Т, имеемК - ККу Км ККс К О( -)КККсс 1 , (6)-дт КмРассмотрим случай, когда изменения коэффициента усиления объектазначительно более ниэкочастотны посравнению с внешним воздействием Г,т.е. Т с Тк, где Т и Тк - временаспадания автокорреляционйых функцийвнешнего возмущения и коэффициентаусиления объекта соответственно, Вэтих условиях самонастройку коэффициентов усиления К усилителей 12си 7 имеет смысл проводить, исходяиз условия минимизации функционалаот величины К, ККс Тогда, очевидно, коэффициент усиления Кс должен изменяться так, чтобы произведение ККс оставалось по возможности постоянным и равным коэффициенту усиления модели Км. При таком режиме самонастройки переменная, в реальных условиях величина КК должна быть значительно более нйзкочастотной по сравнению с К и Кс в отдельностиС учетом описанных ранее соображений, а также при условии, что время интегрирования Т удовлетворяет неравенству ТСТ ( Т,(12) Далее с учетом того, что коэффициентусиления усилителя 20 численно равенГ+Ь, нетрудно записать выражение дляалгоритма самонастройкиК )ь) =ь д)ь .) -д -- )дь)8 (е-ь)с Ос КК 1в выражении (6) величины К - КК и - 1м сми можно вынести из-под знака интеграла, заменив их на среднеинтегральныезначения, т.е..-д (;д 5Г (к-кк,) д вХ ,с о(а-г)дв:ь 6-дд 9,) Г (9) 4 9 (8)т -т-ь Км -Т-дИнтеграл от случайного эргодическогопроцесса с нулевым математическиможиданием, каковым обычно являетсявнешнее возмущение, на интервале,удовлетворяющем условию (7), можноприравнять нулю, т,е, 151-дГ Од 9 - 0, (9)1-д-ттогда выражение для сигнала на выходеинтегратора 13 имеет вид-д201 = - Г (к -кк ) двХ 0 (9 с)ао (10)ь,-Ь-Т ; Ь-ТСигнал на выходе усилителя 15 с учетом того, что его коэффициент усиления равен 1/Кдк, а время интегрирования интегратора 16, также как и уинтегратора "3 равно Т, будет равен1-ь=,) - О(6-г) В,кмтогда на выходе блока 14 деленияимеем(км к кс) с1тЬТ м СНа выхаде дифференциатора 18 выражение для сигнала после замены перемен ных с - д = И) и использования теоремыЛейбница-Ньютона можно привести квидуЮф: 8 Х (к -кк,)ащ40а дв аТ м(13)к(а-т) к (- т)-к(щ)кт Гаким образом, изобретение позволяет увеличить устойчивость системы управления, снизить чувствительность при действии на систему в условиях неконтролируемых помех.Формула изобретенияСистема управления для объектовс запаздыванием, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, регулятор,модель объекта без запаздывания,первый блок задержки, третий сумматор, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, авторой вход - с выходом модели объекта беэ запаздывания, выход регуляторачерез первый усилитель соединен совходом объекта с запаздыванием, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повышения устойчивости системы в условияхнеконтролируемых помех, она содержит последовательно соединенные четвертый сумматор, второй блок задержки, обратную модель объекта беэ запаздывания, второй усилитель, первыйинтегратор, блок деления, дифференциатор, третий усилитель и пятыйсумматор и последовательно соединенные третий блок задержки, второй интегратор и четвертый усилитель, выход которого соединен со вторым входом блока деления, второй вход пятогосумматора соединен со входом дифференциатора, а выход - со вторымивходами первого и второго усилителей,первый вход четвертого сумматорасоединен с выходом первого блока задержки, второй вход - с выходом объек.та с запаздыванием, вход которогосоединен со входом третьего блокаЗадержки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Догановский С,А, Иванов В.А,устрЬйства запаздывания и их применение в автоматических системах. М/5 П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,ил Заказ 7546/71ВНИИПИ.Госпо дела113035, Мос Тираж 940арственного изобретений а, Ж, Ра П омитета ССС открытий ская наб., д