Релейный регулятор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоввтскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) 3 аявлено 070480 (21) 2907208/18-24 ф 1 М, КП,З С 05 8 11/14 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетГосударственный комнтет СССР яо кедам нзобретеннй н отнрытнй(У 2) Авторизобретения К,Г. Фаворский Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к регулирующим устройствам автоматики, к оптимальным релейным системам управления, а также к регуляторам замкнутых систем с кусочно-постоянным управлением, обеспечивающим изменение знака управляющего воздействия при состоянии системы, определяемых гияерповерхностями переключений.Известен оптимальный регулятор для объекта и-го порядка, имеющий один датчик информации о переменной состояния, связанный через устройство определения модуля с устройством запоминания максимума, выход которого через соответствующий функциональный преобразователь связан с первым входом каждого из (и -1) компараторов, второй вход которых соединен с устройством определения модуля, причем выходы всех компараторов и устройства определения знака соединены с соответствующими входами устройства перемножения знака релейных сигналов, а выход соединен также со входом устройства определения знака, выход которого через дифференцирующее устройство соединен со входом обнуления устройства запоминания максимума (1). Наиболее близким к предлагаемому является регулятор, имеющий датчик переменных состояния и преобразователи системы координат, первый функциональный преобразователь и первый компаратор причем выходы всех датчиков переменных состояния связаны со входами всех преобразователей системы координат, выходы которых, первого непосредственно, а последующих через первый функциональный преобразователь связаны с соответствующими входами первого компаратора 21.Недостатком известного регулятора является то, что при изменении условий работы объекта управления нарушается оптимальность системы.Функциональный преобразователь регулятора рассчитывается при заданных параметрах объекта управления и воз- мущениЯ, Отклонения этих параметров от расчетных дают ошибку в определении моментов переключений и нарушение оптимальности регулятора.Цель изобретения - повышение точности регулятора за счет получения оптимальных управлениЯ при различных условиях работы объектаПоставленная цель достигается тем, что в регулятор вводят второй функ 900258циональный преобразователь, второйкомпаратор, третий компаратор, устройство перемножения знаков релейных сигналов, устройство запорианияэкстремума, дифференцирующее устройство и устройство опрецеления модуля, причем выход первого преобразователя системы координат соединенчерез устройство определения модулясо входом устройства запоминанияэкстремума и первым входом второгокомпаратора, а со входом третьего ипервого компараторов напрямую, выходы последующих преобразователей системы координат соединены с соответствующими входами первого функционального преобразователя, первыйвход которого связан с выходом устройства запоминания экстремума, авыход - со входом второго колпаратора, выходы первого компаратора и второго комнаратора связаны с соответствующими входами устройства перемножения знаков релейных сигналов,а выход третьего компаратора черездифференцирующее устройство связансо входом обнуления устройства запо"минания экстремума.На чертеже изображена блок-схемарегулятора,Регулятор включает и датчиков переменных состояния 1, и преобразователей системы координат 2, первыйфункциональный преобразователь 3,второй Функциональный преобразователь4, первый компаратор 5, второй компаратор б, третий компаратор 7, устройство перемножения знаков релейных сигналов 8, устройство запоминания экстремума. 9 дифференцирующееустройство 10 и устройство определения модуля 11.Выходы всех датчиков 1 соединеныс соответствующими входами всех преобразователей 2, выход первого преобразователя 2 соединен со входомустройства запоминания экстремума 9и первым входом компарат ра б черезустройство определения модуля 11, ас первыми входами компараторов 7 и5 - напрямую. Выходы всех последую"щих преобразователей 2 связаны с соответствующими входами второго функционального преобразователя 4, и входами первого Функционального преобразователя 3, первый вход преобразователя 4 связан с выходом устройства 9. Выход преобразователя 3 связан со вторым входом компаратора 5,а выход преобразователя 4 - со вторымвходом компаратора б. Выходы компараторов б и 5 соединены со входамиустройства 8, а компаратора 7 - через дифференцирующее устройство 10со входом обнуления устройства 9.Каждый из преобразователей системы координат 2 реализует операцию где х - выходные сигналы преобразователей 2;выходные сигналы датчиков 1,Устройство запоминания ма,симума 9 с компаратором 7, дифференцирующим Устройством 10 и устройством определен" я модуля 11 Формируют сигнал, определяемый выражением при з 19 п х = з 19 п х, при зфсп х, = з 19 п х, при1 з 1.(п х где х, - сигнал на выходе устройства 9.Обнуление запомненного сигнала х реализуется при значении х = 0 компаратором 7 и устройством 10.Сигнал Ч на выходе компаратора 5 определяется зависимостью- з 19 п 6где б=х + й (х х У), а функ,ция й (х, х хи) реализуется в функциональном преобразователе 3.Сигнал И на выходе компаратора 8 определяется зависимостьюЖ = зфс о.,гдето: /х/ + Г (х х, х х),иФункциЯ й (х, х, х хи) РеализУется в функциональйом преобразователе 4,Устройство улножения знаков релейных сигналов 10 реализует операцию Н = У И,где 0 - выходной сигнал устройства10, определяющий знак управляющеговоздействия системы управления.Регулятор реализует оптимальныеуправления при наличии одномерныхвозмущений или одномерной параметрической нестационарности объекта управления, т.е. в случаях, когда характеристики возмущений или измеренияпараметров объекта остаются постоянными или меняются во времени, причемразница между характеристиками может быть обоснована выбором одногочпы а иэ одномерного множества. Например, процесс управления можетосуществляться при действии на объект синусоидального возмущения с определенной частотой и амплитудой,а начало процесса может приходитьсяна любое значение фазы возмущения,т.е. характеристики возмущений отличаются фазой начала процесса.Известный регулятор реализует(и) мерную гиперповерхность,переключения в д - мерном пространствесостояний, В рассматриваемом случаесемейство гиперповерхностей оптимального переключения по одномерномуизменению возмущений или параметровстановится и-мерным и не может бытьреализовано в и -мерном пространствесостояний для определения точек переключения. Для реализации второго и последующих переключений из (и)-го переключения оптимального управления гиперповерхностью оптимального переключения имеет размерность(п),а семейство таких гиперповерхностей объединяет в гиперповерхность размерности(и) .Это семейство может быть реализовано для определения точек второго и последующих переключений с помощью функционального преобразователя по зависимости 6 = О. Так например, для объекта третьего порядка в известном бО регуляторе реализуется поверхность, состоящая из фазовых траекторий второго интервала управления, проходящих через фазовую траекторию, включающую5 конечную точку приведения третьего интервала. В предлагаемом регулято,ре реализуется поверхность, проходящая через множество фазовых траекторий третьего интервала, которые от личаются между собой значением числа из одномерного изменения возмущений или параметров.Для определения первого переключения и -мерное множество точек пе- , д реключения расслаивают на одномерное многообразие (и)-мерных множеств по значению параметра х ,т.е., если в процессе управления зафиксировано одно зйачение хи то в н -мерном множестве точек переключения выбирают соответствующую этому значению х (и)-мерную гиперповерхность точек первого переключения. При другом значечии параметры этой гиперповерхности первого гереключения меняются. Гиперповерхность первого переключения определяются как сумма областей точечного отображения области фиксируемого экстремума на гиперповерхности оптимального пе реключения, построенные для различных значений чистка из одномерного изменения возмущений или параметров. Область фиксируемого экстремума хс, определяется как пространство (и) - го порядка по признаку х 1 = хах х = О. Поэтому отображение этого пространства на гиперповерХность переключения будет (и)-мерное многообразие, Объединение этих областей по различным гиперповерхностям переключения по одномерному изменению возмущений или параметров даст гиперповерхность (н)-го порядка, которая может быть реализована зависимостью Х =О.В регуляторе знак управляющего воздействия на первом интервале определяется сигналом Ч, при этом И = + 1. Первое переключение осуществляется в момент, когда Ж = 0 которое реализуется за счет изменения знака сигнала Х. Второе и последующие переключения реализуются в моменты 6 = О. Преобразователи системы координат 2, преобразуют перемен- ц ные состояния к кононическому нормальному базису, в котором передаточная функция относительно х не имее нулей. В этом случае оптимальный переходной процесс по переменной х - монотонен и заканчивается при значении х = О. Поэтому сигнал с компаратора 7 используется для приведения регулятора в исходное состояние за счет обнуления величин запомненных в устройстве 9.Таким образом, без изменений параметров, определяющих режимы, или возмущений получают оптимальные управления при различных условиях работы объекта управления.Формула изобретения Репейный регулятор, содержащий датчики переменных состояния и преобразователи системы координат, первыйфункциональный преобразователь и первый компаратор, выходы всех дат:иков переменных состояния связаны со входами всех преобразователей системыкоординат, выходы которых, первого непосредственно, а последующих черезпервый функциональный преобразовательсвязаны с соответствующими входами первого компаратора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введены второй функциональный преобразователь, второй компаратор, третий комдаратор, устройство перемножения знаков релейных сигналов, устройство запоминания экстремума, дифференцирующее устройство н устройство определения модуля, выход первого преобразователя системы координат через устройство определения моду я соединен со входом ус:ройства запоминания экстремума и первым входом второго компаратора, а со входом третьего и первого компараторов непосредственно, выходы последующих преобра" зователей системы координат соединены с соответствующими входами первого функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом устройства запоминания экстремума, а выход - со входом второго коМпаратора, выходы первого компаратсраи второго компаратора связаны с соответствующими входами устройства перемножения знаков релейных сигналов, а выход третьего компаратора через дифференцирующее устройство связан со входом обнуления устройства запоминанияэкстремума.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР Р 283354, кл. 6 05 В 17/00, 1969.2. Павлов А.А. Синтез репейных систем, оптимальных по быстродействию. Наукаф, 1966 с.,209-219 (прототип) .900258 Составитель А. ЛащевТехред С.Мигунова Корректор Н.Швыдкая Редактор Л, Филиппова Заказ 12181/65 Тираж 907 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ССССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4