Устройство для моделирования оптимальной системы управления

2) Автор изобретения стратов дена Ленина политехнический институт И. Ленина Х вский 7 ) Заявител м 54 ОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАН СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ в в Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и предназначено для автоматического решения задач оптимального по быстродействию управления системами с распределенными параметрами при наличии множества ограничений на входные и выходные координаты.Известно устройство для моделирования замкнутых респределенных систем управления, содержащее источники эталонного напряжения, блоки сравнения, блок моделирования регулятора темпе-. ратуры, элемент ИЛИ, ключи, ВС-сетку напряжения, триггер 1.Недостатком этого устройст а является низкая точность моделиро ания оптимального управления.Наиболее близким по техницеской сущности к предлагаемому является устройство для моделирования оптимального управления, содержащее блок формирования эталонного напряжения, блоки ограничителей, управляемый стабилизатор тока, ВС-сетку, усилитель постоянного тока 2.Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования.Цель изобретения - повышение точь ности моделирования оптимального управления.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования оптимального управления, содержащее блок задания эталонного напряжения, управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с информационным входом ВС-сетки и с первым входом блока ограничителей, дополнительно введены триггер, коммутатор, компаратор, элемент ИЛИ, генератор импуль. сов, блок задания величины перерегулирования, блок задержки, выход ко" торого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом блока задержки, с управляющим входом ВС-сетки и подключен к первому выходу генератора им 928378 фпульсов, второй выход которого соединен с вторым и третьим входами блока задержки, первый и второй выходы триг. гера соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, тре 5 тий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам блока задания эталонного напряжения и блока задания величины перерегулирования, выход коммутатора соединен с 16 первым входом компаратора, выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выход которого со-. единен с вторым входом компаратора, третий вход которого через элемент 15 ИЛИ подключен к выходам блока ограничителей, группа входов которого со-, единена с входом ЙС-сетки, первый выход которой соединен с четвертым входом блока задержки, пятый .вход которого подключен к выходу блока задания величины перерегулирования, Кроме того, блок задержки содержит усилитель, первый и второй компара-, торы, триггер, элемент И счетчик, у 5 генератор линейно изменяющегося напряжения, цифроаналоговый преобразователь, причем выход усилителя соединен с первым входом первого компаратора, выход, которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь под 35 ключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, вход генератора линейно-изменяющегося напряжения, вторые входы счетчика, триггера, первого компаратора и вход усилителя являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока задержки, выход второго компаратора является выходом блока задержки, второй вход элемента И является шестым входом блока задержки. На чертеже представлено устройст 50во,Устройство содержит ВС-сетку 1Ювместе с блоками задания граничныхи начальных условий управляемый стабилизатор 2 тока, компаратор 3, коммутатор 4 напряжений:, блок 5 заданияэталонного напряжения блок 6 заданиявеличины перерегулирования, Формирующий триггер 7, блок 8 ограничителей,элемент ИЛИ 9, генератор 10 импульсов, блок 11 задержки.Блок 11 задержки содержит усили"тель 12, первый компаратор 13, управляющий триггер 14, элемент И 15,счетчик 16 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 17, второй компа.ратор 18, генератор 19 линейно изменяющегося напряжения,. Устройство работает следующим образом.Генератор 10 импульсов, вырабатывая импульс времени решения С, производит в ЙС-сетке 1 подключение блоков задания граничных и начальныхусловий, которые задают в ее узлы начальное и граничное условия, известные из исходных данных задачи. Крометого, импульс Г с выхода генератора10 импульсов поступает в увравляемыйблок 11 задержки, а своим переднимфронтом переводит Формирующий триггер7 в единичное состояние. После этогокоммутатор 4 под действием управленияс Формирующего триггера 7 подключает,выход блока 6 задания величины перерегулирования ко входу компаратора 3,а выход блока 5 задания эталонногонапряжения при этом отключает. На ос тальных входах компаратора 3 напряжение в начальный момент равно нулю;Таким образом, компаратор 3 перевофдит управляемый стабилизатор 2 токана полную мощность, определяя тем самым начало Форсированного выхода объекта в режим.Решение задачи начинается в момент подачи на вход компаратора 3 с блока 6 задания величины входного перерегулирования скачка напряжения заданнойамплитуды, которое соответствует максимально допустимому напряжению на входе объекта. На второй и третий входы компаратора 3 поступают сигналы отрицательной обратной связи с выхода и входа КС-сетки 1. При этом компаратор 3 перебрасывается в другое состояние, как только напряжение на входеобъекта достигнет своего предельногозначения, равного амплитуде сформированного скачка напряжения, а такжекомпаратор срабатывает, если сработа" ет хотя бы один иэ ограничителей блока 8. Последний срабатывает, как толь ко градиент любой выходной точки объекта относительно входной превысит допустимую величину, Таким образом, до того момента, пока входные и выходные координаты объекта не достиг5928378еых значений, объ- пульсов и управляющего триггера 14ечноиу состоянию с поступает установочный сигнал, кото"стью при предельном тарый заносит в счетчик начальные ус"его воздействия. ловия, а управляющий триггер 14 уста"одна из координат 5 навливают в исходное единичное состосвоего предельного яние. В свою очередь, единичный сиг"ляющее воздействие нал с выхода управляющего триггераора 3 меняет свой 14 поступает на элемент И 15, разрешаяОбъект начинает прохождение импульсов 1: на входую сторону, и снова 10 счетчика 16 импульсов, который сумцы области допусти- мирует импульсы Г (количество пеоординат управляю.- риодов решения) с начальными условиняет свой знак. Та- ями. 8 каждом из периодов решения Сизуют движения объ- на втором компараторе 18 происходит,ласти допустимых 15 сравнение сигнала с выхода цифроаналоых и выходных ко- гового преобразователя 17 с сигналомия переходного про- линейно возрастающего напряжения срешения этой задачи выхода генератора 19, Момент сравнеруемый объект уп- ния на выходе второго компаратора 18яет собой замкнутую 20 определяет время задержки импульсащую входные и выход- Г и конец форсированного разгонаъекта на допустимых объекта в режим. Таким образом, счетЭ импульсов К(периодов решения) иечении определенного пошаговое (итерациями) изменениепереходного процес времени задержки мпульса с 4 происхомпульс Т с выхода дит до тех пор, пока перерегулировавоим передним фрон- ние на выходе объекта (ЙС-сетки преформирующий. триггер высит допустимое. При этом с выходаяние, который, в усилителя 12 на вход первого компаизводит переклю ратора 13 поступает заданное допустимутатора 4. При мое перерегулирование для заданной6 задания величины точки объекта (КС-сетки), а на втоотключается от рой вход компаратора 13 поступает3, а выход блока напряжение с основного выхода КС-сеткиого напряжения под- (точка А). В момент равенстваобразом, момент сра- этих напряжении первый ко р рр35чмпа ат 13ющего триггера 7 сработает и перебросит управляющийб окончании форси- триггер 14 в нулевое состояние, зауправляемого объ- прещая тем самым дальнейшее прохождечало режима стабили ние иМпульсов Т на в дг. на вхо счетчикачном уровне. Начи импульсов. Процесс поиска опти- фта компаратор 3 от- мального управления наэтом закончилрассогласования, ся.енную энергию объ- Предлагаемое устройство, благодая.4545 я наличию новых элементов и связейного управления между ними, позволяеет повысить точделенными парраметра- ность моделирования оптимального упм устройстве заклю- равления. Формула изобретения нут своих предельнект движется к конмаксимальной скорозначении управляющКак только хотя быобъекта достигнетзначения, то управна выходе компаратзнак на обратныйдвигаться в обратнпри переходе гранимых значений его кщее воздействие меким образом органекта по границе обзначений его,входиординат до окончанцесса. В процессерегулятор и моделиравления представлсистему, удерживаюные координаты обзначениях,Теперь, по иствремени с началаса, задержанный иблока 11 задержки стом устанавливает7 в нулевое состосвою очередь, прочение каналов комэтом выход блокаперерегулированиявхода компараторд5 задания эталоннключается. Такимбатыванияфоомиоусвидетельствует орованного разгонаекта в режим и назации его на коне, ная с этого моменрабатывает ошибкукомпенсируя запасекту регулированиПоиск оптимальобъектами с распреми на предлагаемочается в пошаговом изменении временизадержки импульса С с помощью управляемого блока 11 задержки. В начальный момент каждого периода решения импульс С с выхода генератора 10импульсов запускает генератор 19 линейно изменяющегося напряжения и поступает на второй вход элемента И 15,а в самом начале решения задачи сдругого выхода генератора 10 импульсов на вторые входы счетчика 16 им 1. Устройство для моделирования оптимальной системы управления, содержащее блок задания эталонного напряжения, управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен с информационным входом кС-сетки и с од 1 Ю ним входом блока ограничителеи,928378НИИПИ Заказ .3243/63 ТиражЮ ВФ одпис Филиал ППП "Патент", г. Ужгор Проектная, 4 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности моделирования, в устройство дополнительновведены триггер, коммутатор, компаратор, элемент ИЛИ, генератор импуль- зсов, блок задания величины перерегулирования, блок задержки, выход которого подключен к первому входу триг.гера, второй вход которого соединенс первым входом блока задержки, с 1 Вуправляющим входом ВС"сетки и подклю.чен к первому выходу генератора импульсов, второй выход которого соединен с вторым и третьим входамиблока задержки, первый и второй 1 Звыходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входамикоммутатора, третий и четвертый входыкоторого подключены соответственно с .выходами блока задания эталонного на- гопряжения и блока задания величиныперерегулирования, выход коммутаторасоединен с первым входом компаратора,выход которого подключен к входу управляемого стабилизатора тока, выход 25которого соединен с вторым входомкомпаратора, группа выходов ВС-сеткиподключены к другим входам блокаограничителей, выходы которого черезэлемент ИЛИ. соединены с третьим вхо- зодом компаратора, первый выход из груп.пы выходов Ю-сетки соединен с четвертым входом блока задержки, пятыйвход которого подключен к выходублока задания величины перерегулироваййя, шестой вход блока задержкисоединен с первым выходом генератораимпульсов. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задержки содержит усилитель, первыйи второй компараторы, триггер, эле.мент И, счетчик, генератор линейноизменяющегося напряжения, цифроаналоговый преобразователь, причемвыход усилителя соединен с первымвходом первого компаратора, выходкоторого соединен с первым входомтриггера, выход которого подключенк первому входу элемента И, выходкоторого соединен с первым входомсчетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединенс выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход генераторалинейно изменяющегося напряжения,вторые входы счетчика, триггера,первого компаратора и вход усилителя являются соответственно первым,вторым, третьим, четвертым и пятымвходами блока задержки, выход второго компаратора является выходомблока задержки, второй вход элементаИ является шестым входом блока задержкиИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 693399, кл. 0 06 0 7/бб, 197,2, Авторское свидетельство СССРйф 374631, кл, О 06 С 7/66, 1973