Система автоматического управления многомерным нестационарным объектом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1029142 1) 6 05 В 13/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 4296423371119/18-2430.12.8115.07.83. Вюл. В 26В,Д.Елисеев, А.К.Комаров,арпов, Г.М.Синевич,. М.МЯкубович.ПохваленскийМосковский ордена Ленина и орОктябрьской Революции авиационнститут им. Серго Орджоникидзе62-50(088.8)1. Авторское свидетельство СССР642, кл. С 05 В 23/02, 1972отип) то,емы,едижениякотоес- вхо(22) (46) (72) Ю.П.К и В.Л (71) дена ный и (53,) (56) Р 429 (прот(54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МНОГО НЫМ ОБЪЕКТОМ"по отличающ с целью повышени она содержит пос ненные модель вы и блок сумматоро рого соединен с кой модели, а вы дом блока управл вход которого со дели вынужденног АВТОМАТИЧЕСКОГОМЕРНЫМ НЕСТАЦИОакт.св. Р 42964а я с я тем, чя точности систледовательно сонужденного двив, второй входвыходом динамичход - с первымения, командныйединен с входомо движения.Изобретение относится к автоматике и может найти применение при про,ектировании инвариантных систем автоматического управления различны. ми объектами с изменяющимися параметрами.5По основному авт.св. Р 429642 известна система автоматического управления нестационарным многомерным объектом, содержащая блок. управления, выходы которогд подключены 10 к входам объекта управления, чувствительные элементы, сумматоры, моде- . ли чувствительных элементов и модель объекта управления, например, с постоянными коэффициентами параметра ми, выходы которой соединены с пер. выми входами блока управления и через модели чувствительных элементов - с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены с чувствительными элементами объекта управления, первые выходы сумматоров соединены со вспомогательными входами модели объекта управления, вторые выходы сумматоров подключены через дополнительно установленные инвертирующие усилители к вторым входам блока управления, выходы которого соединены с основными входами модели объекта управления Г 1 .Недостатком, известной системы управления является ее низкая точность.Целью изобретения является повышение точности решения задачи инвариантности сигнала управления много- режимным объектом по отношению к вынужденной составляющей сигналов обратных связей и улучшение динамических показателей качества в том числе и при отсутствии измерений неко торых координат объекта.Поставленная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные модель вынужденного движения и блок сумматоров, 45 второй вход которого соединен с выходом динамической модели, а выходс первым входом блока управления, командный вход которого соединен с входом модели вынужденного движения.На чертеже представлена функцио-. нальная блок-схема системы автоматического управления многомерным многорежимным объектом.Эадающие воздействия Х,Х55 Х поступают на командные входы бло-.Рка управления 1, который, например, представляет собой соединение блока суммирующих усилителей и исполнительных устройств (не указаны ). С выхо дов блока управления 1 управляющие воздействия поступают на входы много- режимного объекта управления 2 и на основные входы первой модели 3 объекта управления, например стационарной,65 и выполненной, например, в виде блока интеграторов с прямыми и обратными связями с учетом нелинейностей,присущих объекту управления, и сучетом действующих на объект возмущений или их оценок (не указаны),Выходные сигналы координат У 1 У 2У объекта управления 2 измеряются с помощью чувствительных элементов 4 и подают на вторые входыпервых сумматоров 5, например, исполненных на суммирующих усилителях,Сигналы эталонных координат первоймодели У У 2,, У с выходовпервой модели 3 объекта управлениячерез модели чувствительных элементов б подают на первые входы первыхсумматоров 5 через инвертирующиеусилители 7. С выходов первых сумматоров 5 сигналы разностей 2 212Г измеренных координат у,У 2 . . . У,объекта управления 2 исоответствующих им эталонных координат У, У 2 У первой модели 3 объекта управления подают надополнительные входы модели 3 объекта управления для коррекции сигналов эталонных координат У, У 2,У и одновременно подают на дополнительные входы блока управления 1 черезинвертирующие -усилители 7 для формирования управляющихвоздействий 0, О ОК. Одновременно задающие воздействия Х, Х,Х подают на входы дополнительной модели 8 вынужденного движенияобъекта управления, например стационарной, и выполненной, например,в виде блока интеграторовобычнос существенно уменьшенным числоминтеграторов, чем в модели 3) с прямыми и обратными связями с учетомнелинейностей, присущих объекту управления 2, и с учетом действующихна объект возмущений (не указаны ).С выходов модели 3 объекта управления эталонные координаты У, У 2,у 13 у уМу 1 подают на первые входы дополнительно введенныхв схему вторых сумматоров 9, выполненных, например, в виде суммирующих усилителей. На вторые входысумматоров 9 подают сигналы координат УУ 22У 2 фЮ нвыходов второй модели 8 объекта управления через инвертирующие усилители. С выходов вторых сумматоров 9сигналы вторых разностей 2, 222Щ 22 подают на основные входы блока управления 1 в виде сигналов обратных связей для формирования управляющих воздействий 04, Оффеу ОФСущность работы системы автоматического управления многомерным многорежимным объектом заключается вследующем, 1029142предлагаемое подключение модели 3 кмодели 8 позволяет обнулять вынужденную составляющую сигналов обратных связей в сигналах упавления О, О,О при сохранении помехозащищенности системы управления. Кроме того, предлагаемое подключение модели З.к модели 8 позволяет сохранить высокую точность желаемых динамических показателей системы.Модель 8 вынужденного движения объекта управления даже при постоянных параметрах модели представляет собой не просто блок усилителей с соответствующими коэффициентами, а может содержать в своей структуре набор интеграторов. Кроме того, модель 3 и модель 8 реализуют.с учетом влияния возмущающих воздействий, присущих объекту управления 2, а при 510 отсутствии возможности измерения возмущений, действующих на объект, в моделях 3 и 8 учитывают оценки возмущений, полученных, например, с помощью фильтра наблюдающего устройства. В этом случае, а также в случае неполного вектора информации о координатах объекта управления наблюдающее устройство оценки неизмеряемых кбординат объекта управления и оценки возмущений, действующих на объект управления 2, может быть реализовано с помощью введения в систему дополнительно третьей модели объекта управления, подключенный в системе известным способом, например, как в фильтре Калмана"Бьюси, 35При наличии в системе наблюдающего устройствадля оценки неизмеряемых координат и возмущающих воздействий или фильтрации помех измеряемых координат объект управления с данным 40 наблюдающим устройством может быть рассмотрен как некий обобщенный объект управления, у которого в качестве выходных координат могут быть приняты как оценки измеряемых коор" динат, так и оценки неиэмеряемых коУ соответственно). Введенйе наблюдающего устройства, реализованного на основе третьей модели объекта управления 2, не ижаеняет сущест ва предлагаемого решения, а лишь расширяет его возможности и, как следствие, в формуле изобретения в качестве объекта управления 2 может быть рассмотрен обобщенный ббъект Управления (объект. управления вместе с наблюдающим устройством ).Предлагаемое подключение модели 3 к модели 8 с целью расширения воз-, можностей решения задачи инвариант : 60 ности управляющего воздействия по отношейию к вынужденной составляющей обратных связей обеспечивает получе. ние положительного эффекта уже при постоянных параметрах этих моделей. 65При настройке параметров моделей к параметрам объекта управления схема неограниченно расширяет свои возможности как для обеспечения желаемых динамических показателей качества, так и для обеспечения желаемых статических показателей качества.Предлагаемое подключение модели обнуления вынужденной составляющей движения многорежимного объекта управления к модели полного движения дает вОэможность сохранить естествен ные свойства свободного объекта управления при сохранении требуемых показателей качества управления объектом, причем выполняются требования невозмущенности движения системы в случае структурных переключений; а при использовании в системе исполнительных устройств а ограниченным изменением выходных координат, например типа насыщения, решается задача минимизации расхода их движения в условиях широкого диапа- . эона изменения параметров объекта управления.Таким ббразом, предлагаемая система автоматического управления позволяет на основе использования принципов декомпозиции структуры и теории инвариантности решать следующие задачи (даже при постоянных параметрах моделей объекта управления): наличие первой модели 3 объекта управления позволяет решать задачу точной модальной инвариант- ности эталонного движения в системе и стабилизацию относительно него объекта управления, что обеспечивает инвариантность до Е качественных показателей системы по отношению к возмущающим воздействиям, действующим на,объект управления и по отношению к изменению параметров мноюэрежимного объекта (двойная инвариант- ность ), с введением в систему управления второй модели 8 объекта управления расширяются возможности решения задачи инвариантности (доЕ) сигнала управления многорежимным объектом по отношению к вынужденной составляющей обратных связей при сохранении помехозащищенности и высокой точности обеспечения желаемых . динамических показателей системы управления (что с учетом предыдущего свойства может быть определено как тройная инвариантность ), одно- временно. система позволяет качественно управлять динамикой объекта при измерении неполного вектора состояния системы, при введении в систему дополнительно наблюдающего устройства по оценке неизмеряемых1029142 Составитель А.ЛащевРедактор А. Гулько Техред И. Коштура Корректор М.Демчик Заказ 4977/45 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная, .4 координат объекта и оценке неизмеряевих возмущающих воздействий расширяются воэможности решения задачи ннвариантностн качественных показателей системе по отношению и возмуще.ниям.