Устройство для косвенного измерения возмущений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 999017 Сфвэ СоветскихСфцнаристическихРеспублик(22) Заявлено 20.07,81 (21)3317939/18 .24 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088,8) Опубликовано 230283, Бюллетень М 7 Дата опубликования описания 23,02.83 Н.А, Калиногорский, А,А, Берлин и В.Н, Бу(72) Авторыизобретения Сибирский ордена Трудового Красного Энаменметаллургический институт им. Серго Орджони 71) Заявител) УСТРО ДЛЯ КОСВЕННОГО ИЭИЕРЕНИЯОЭИУЩЕНИЙ 2 первого блод которогоду устройст Изобретение относится к автоматике, а именно к самонастраивающимся системам управления, и может быть использовано при построении5 систем управления техническими объектами, подверженными влиянию неконтролируемых возмущений.Известно устройство для косвенного измерения возмущений, содержащее последовательно соединенные первый блок моделирования, блок сравнения, второй н третий блоки моделирования, при этом вход первого блока моделирования и второй вход блока сравнения соединены с входами устройства 1.1) .Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная применением обратных опер-торов объекта, а также неучетом нестацио-. иарности характеристик объекта, и большое запаздывание измерения, причиной которого является неиспользование информации о вспомогательной выходной переменной, 25Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее первый блок моделирования, первый вход которого соеди.нен с первым входом устройства, а . 30 выход - с первым входом о. ка сравнения, второйвхподключен к второму вхова Г 23.Недостатками известного устройства являются низкая точность из-. мерения и большое запаздывание в получении оценок искомых результатов косвенного измерения.Первый из перечисленных недостатков является следствием неучета нестационарности характеристик объекта, причина второго - неиспользование для измерения эффектов влияйия неконтролируемыхвозмущений на регулируемую выходную переменную объекта сигнала о вспомогательной выходной переменной.цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.Цель достигается тем, что в уст ройство введены первый, второй и третий блоки задержки,.первый, второй и третий идентификаторы, второй блок сравнения, второй и третий блоки моделирования, первый вход второго блока моделирования соединен с перд вью входом первого блока моделирова,ния, с первым входом устройства, чеф рез первый блок задержки - с первамвходом первого идентификатора, а через второй блок задержки - с первым входом второго идентификатора, вторые входы первого и второго идентификаторов соединены соответственно с вторым и третьим входами устройства, а выходы - с вторыми входами первого и второго блоков моделирования, первый и второй входы второго блока сравнения подключены соответственно к выходу второго блока моделирования и к третьему входу устройства, а выход - к первому входу третьего блока моделирования и через третий блок задержки - к первому входу третьего идентификатора, второй вход и выходкоторого соединены соответственно с выходом первого блока сравнения и с вторым входом третьего блока моделирования.На чертеже представлена функциональная схема устройства для косвенного измерения возмущений.Устройство содержит первый блок моделирования 1, состоящий из первой модели объекта беэ запаздывания 2 и блока 3, первый блок сравнения 4, второй блок моделирования 5, состоящий из второй модели объекта беэ запаздывания 6 и блока задержки 7, второй блок сравнения 8, третий блок моделирования 9, первый блок задержки 10, первый идентификатор 11, второй блок задержки 12, второй идентификатор 13, третий блок задержки 14, третий идентификатор 15, первый 16, второй 17 и третий 18 входы устройства, регулирующие воздействие О(с), регулируемая ныходная переменная у(с) и вспомогателЬная выходная переменная г(с), входы первой и второй моделей объекта без запаздывания 2 и б и входы первого и второго блоков задержки 10 и 12 связаны с первым входом устройства 16, на который поступает сигнал о регулирующем воздействии О(с). Входы первого блока сравнения 4 и первого идентификатора 11 связаны с нторым входом устройства 17, на который подается сигнал о регулируемой выходной переменной у(с). Входы второго блока сравнения 8 и второго идентификатора 13 связаны с третьим входом устройстна 18, на который подается сигнал о нспомога тельной выходной переменной г(С).Первый блок моделирования 1 реализует модель канала объекта "регулирующее воздействие - регулируемая выходная переменная" и выполнен в виде последовательного соединения первой модели ( этого канала) объекта беэ запаздывания 2 и блока задержки 3. Блок задержки 3 первого блока моделирования 1 и первый блок задержки 10 осуществляют задержку на время Т запаздывания в канале объекта "регулирующее воздействиерегулируемая выходная переменная".Второй блок моделироваьия 5 реализует модели канала .объекта "регулирующее воздействие - вспомогательная выходная переменная" и выполнен в виде последовательного соединения второй модели с этого канала )объекта без запаздывания б и блоказадержки 7, Блок задержки 7 второго10 блока моделирования и второй блокзадержки 12 осуществляют задержкуна время Г 2 запаздывания в. каналеобъекта "регулирующее воздействие -вспомогательная выходная переменная".15 Третий блок моделирования 9 предназначен для пересчета сигналов обэффектах влияния и контролируемоговозмущения на вспомогательную выходную переменную М 2(с) в оценкиэффектов влияния того же неконтролируемого нозмущения на регулируемую выходную переменную М(с). Третий блок задержки 14 осуществляетзадержку на время Г, равное разности времен эапаздйвания по каналам объекта "неконтролируемое возмущение - регулируемая выходная переменная" и "неконтролируемое возмущение - вспомогательная выходнаяпеременная".Перный, второй и третий идентификаторы 11, 13 и 15 предназначеныдля определения текущих значенийпараметров первой и второй моделейобъекта без запаздывания 2 и б иЗЪ третьего блока моделирования 9 идля подачи на вход этих блоков с:"гналов о текущих значениях соответ.ствующих параметров.Техническая реализация первой и40 второй моделей объекта без запаздывания 2 н б первого и второго блоков моделирования 1 и 5 и третьегоблока моделирования 9 зависит отсвойстн конкретного объекта. Напри 45 мер, для случая, когда перечисленные блоки представляют собой инерционные звенья первого порядка, онивыполняются в виде интеграторов,охваченных отрицательной обратной5 О связью,Первая и вторая модели объектабеэ запаздывания 2 и б первого ивторого блоков моделирования 1 и 5и третий блок моделирования 9 име 55 .ют по два входа. На один иэ них поступает преобразуемый сигнал. С помощью другого осуществляется установка текущих параметров, вырабатываемых соответственно первым вторым итретьим идентификаторами 11, 13 иф 15,Конструктивное выполнение идентификаторов 11, 13 и 15 также определяется свойствами конкретного объекта. Эти блоки могут содержать65 блоки формирования сигнала ошибкинастройки, блоки задержки и Фильтрыьизкой частоты.Устройство работает следующимобразом,На первые входы первого и второго блоков моделирования 1 и 5 поступает сигнал о регулирующем воздействии 0(г) с первого входа 16 устройства,С выхода первого блока моделирования 1 напервый вход первого бло Ока сравнения 4 подается сигнал о модельном значении регулируемой выходной переменной у(г). На второй входпервого блока сравнения 4 поступает сигнал о фактическом значении регулируемой выходной переменной у,В первом блоке сравнения 4 сигналу,(с) вычитается из сигнала о регулируемой выходой переменной, поступающего с второго входа устройства17 у(г), и с выхода первого блокасравнения 4 снимается результатизмерения эффектов влияния неконтролируемого возмущения на регулируемуювыходную переменную й(г),25С выхода второго блока моделирования 5 на первый вход второго блокасравнения 8 подается сигнал о модельном значении вспомогательной выходной переменной г,(г), На второй . входвторого блока сравнения 8 поступаетсигнал с третьего входа устройства18 о фактическом значении вспо-могательной выходной переменнойг(г). Во втором блоке сравнения 8сигнал г 1,(с) вычитается из сигнала 35г(1) и с выхода второго блока сравнения 8 снимается результат измерения эффектов влияния неконтролируемого возмущения на вспомогательнуювыходную переменную йг(с). 40Поскольку на обе .учитываемые выходные переменные влияет общее неконтролируемое возмущение, то эффекты этого возмущения проявятся раньшев изменении сигнала й г(г), чем в иэменении сигнала й (с) на время Тз,равное разностивремен запаздыванияпо каналам объекта "неконтролируе.мое возмущение - регулируемая выходная переменная" и фнеконтролируемое возмущение - вспомогательнаявыходная переменная".Сигнал Мг(с) поступает иа второйвход третьего блока моделирования 9,в котором сигнал Мг(с) об эффектахвлияния неконтролируемого возмщения на вспомогательную выходную переменную пересчитывается в оценки эфФектов влияния того же неконтролируемоговозмущения нарегулируемую вы-.ходную Переменную й(г). Полученный 60сигнал М(с) характеризует одно ито .же неконтролируемое возмущениетакже на время Тз раньше, чем сигналй. Таким образом, запаздываниекосвенного измерения неконтролируе мого возмущения уменьшается на время ТУчет нестационарности характеристик объекта по отношению к регулирующему воздействию и неконтролируемомувозмущению осуществляется следующим образом.Сигнал о регулирующем воздействии О(г) поступает на вход первогоблока задержки 10, где задерживается на время 7, равное временизапаздывания в канале объекта "регулирующее воздействие - регулируемая выходная переменная". Сигнал свыхода первого блока задержки 10 исигнал о регулируемой выходной переменной у(г) поступают на входы первого идентификатора 11, который уточняет значения параметров первой модели объекта без запаздывания 2 и подает соответственно сигналы на второй вход первой модели объекта без запаздывания 2.Сигнал о регулирующем воздействии 0(г) поступает также на вход . второго блока задержки 12, где задерживается на время С, равное времени запаздывания в кайале объекта"регулирующее воздействие - вспомогательная выходная. переменная". Сигнал с выхода второго блока задержки 12 и сигнал о вспомогательной выходной переменной г поступают на входи второго идентификатора 13, который уточняет значения параметров второй модели объекта без запаздывания б и подает соответствующие сигналы на второй вход второй модели объекта без запаздывания б.Сигнат. с выхода второго блока сравнения 8 об эффектах влияния неконтролируемого возмущения на вспомогательную выходную переменную и (с) поступает на вход третьего бло 2ка задержки 14, где задерживается на время Т,равное разности времени запаздывания по каналам объекта "неконтролируемое возмущение - регулируемая выходная переменная" и фнеконтролируемое возмущение - вспомо гательная выходная переменная"Сигнал с выхода третьего блока задержки 14 и сигнал с выхода первого блока сравнения 4 об эффехтах влияния неконтролируемых возмущений на регулируемую вы.одную переменную й(г) поступают на входы. третьего идентификатора 15, который уточняет значения параметров третьего блока моделирования 9 и подает соответствующие сигналы на первый вход третьего блока моделирования 9Введение первого, второго и третьего блоков задержки 10, 12 и 14 и первого и второго и третьего идентификаторов 11, 13 и 15 позволяет вычислить текущие. значения параметров первой и второй моделей объекта беэ999017 формула изобретения Тираж 872 Подписноаз 1154 1 ИПИ ППП "Патентф,г.ужФород,ул.Проектна фили 7запаздывання 2 и 6 и третьего блокамоделирования 9, осуществить непрерывную подстройку этих. параметров и,вследствие этого, обеспечить повышение точности косвенного измерениявозмущений по сравнению с извест-, 5ным устройством,Такое выполнение устройства позволяет повысить его точность и уменьшить запаздывание косвенного измерения возмущений по сравнению с иэвестными устройствами. 15Устройство.для косвенного измерения возмущений, содержащее первыйблок моделирования, первый входкоторого соединен с первьи входомустройства, а выход - с первня входом первого блока сравнения, второйвход. которого подключен к второмувходу устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит первый, второйи третий блоки задержки, первый,второй и третий идентификаторы,второй блок сравнения, второй и третий блоки моделирования, первый вход,второго блока моделирования соединен с первым входом первого блокамоделирования, с первым входом устройства, через первый блок эадержки - с первым входом первого идентиФикатора,. а через второй блок задержки - с первым входом второгоидентификатора, вторые входы первого и второго идентификаторов соединены соответственно с вторым итретьим входами устройства, а вы- .ходы - с.вторыми входами первогои второго блоков моделирования первый и вторсй входы второго блокасравнения подключены соответственнок выходу второго блока моделированияи к третьему входу устройства, а выход - к первому входу третьего блока моделирования и через третийблок задержки - к первому входу тре,тьего идентификатора, второй вход ивыход которого соединены соответственно е выходом первого блока сравнения и е вторым Входом третьего блока моделирования. Источники информации,принятые во,внимание при экспертизе1, Александровской Н.М., Егоров С.В. и Кузин Р.Е. Адаптивныесистемы автоматического управлениясложными технологическими процесса-миМ., фЭнергияф, 1973, с. 203,рис, 782. Иенский Б,М. Принципы инвариантности в гвтоматическом регулировании и управлении, М., фМвлинострое-ние", 1972, с. 116-119, рис. 56 б