Двухканальная система управления

(9 ц 5 605 В 13/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕТЕН ОПИСАНИЕ И Б К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское сеидМ 1285430, кл. 6 0Осмоловский Пгоканальные систеравления.М.:"Сов 22ллургическиидзе ститут ов, С.Ф, Киселев, енко, А.А. Столяр П. ни св гЬ и т 1 - вреом и корректирия,е относится к автоматичеию и регулированию и моользовано для построения ния объектами, имеющими их входа, причем один из них гой - корректирующий.времени основного канала льше, чем постоянная вреующего канала управления. в каналах управления приовы. Зависимость между алом У объекта и управляю- виями 00 и О в операторной д(р)е Р "0 Хо ц р),где дЪ(р) и р(р) ные части передаточн и корректирующего ка дробно-рациональх функций. основногоалов регулирования; Нэфиг,1 и 2 правляющее во ирования; Ок - к означ ействи ректи: Оо - основное - ошибка регующее управляюИэобретени скому управлен жет быть исп систем управле два управляющ основной, а дру Постоянная управления бо мени корректир Запаздывания мерно одинак выходным сигн щими воздейст форме имеет ви У(р) =Юь,Ф. Итерационные мно мы автоматического упрадио", 1969, с. 172,(54) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ(Ч. 57) Изобретение относится к автоматиескому управлению и регулированию и может быть использовано для построения истем управления обьектами, имеющими сновной и корректирующий управляющие ходы, Изобретение позволяет повысить очность управления эа счет введения ноых блоков (два инерционных блока, два адатчика, модель объекта, блок определея экспоненты, четыре блока сравнения) и язей, 2 ил. я запаздывания в основющем каналах регулироваМоделями типа (1) можно описать процесс регулирования давления на колошнике доменной печи. В частности, выходной переменной объекта может. быть давление на колошнике доменной печи, основное управляющее воздействие - положение дроссельных заслонок в трубах большого диаметра, корректирующее управляющее воздействие - положение дроссельной заслонки в трубе небольшого диаметра.Цель изобретения - повышение точности управления.На фиг. 1 представлена блок-схема двухканальной системы управления; на фиг, 2 - блок - схема первого оценивающего блока.50 щее воздействие; О - максимальное значение корректирующего управления; У - выходная переменная; й - базовое значение коэффициента интегрирования.Двухканальная система управления содержит (см, фиг. 1): объект 1 управления, первый исполнительный блок 2, второй исполнительный блок 3, датчик 4 основного управления, датчик 5 регулируемой координаты, датчик 6 корректирующего управления, первый инерционный блок 7, третий сумматор 8, второй масштабирующий блок 9, первый оценивающий блок 10, второй блок 11 сравнения, первый блок 12 сравнения, первый задатчик 13, первую модель 14 объекта, блок 15 задержки, пятый блок 16 сравнения, вторую модель 17 объекта, шестой блок 18 сравнения, третий блок 19 сравнения, второй инерционный блок 20, четвертый блок 21 сравнения, блок 22 определения экспоненты, второй сумматор 23, первый сумматор 24, первый масштабирующий блок 25, второй оценивающий блок 26, третий задатчик 27, второй эадатчик 28.Первый оценивающий блок 10 включает (фиг, 2) первый интегратор 29, блок ЗО умножения, ограничитель 31, шестой блок 32 сравнения, ключ 33, второй интегратор 34, второй блок 35 задержки, компаратор 36., блок 37 определения модуля и седьмой блок 38 сравнения,Двухканальная система управления работает следующим образом,Основное управляющее воздействие в основном контуре управления вырабатывается по величине ошибки регулирования. из которой расчетным путем с помощью первой модели 14 объекта исключаются эффекты управления корректирующего контура,Для этого выход У объекта 1 управления измеряется датчиком 5 регулируемой координаты и полученный сигнал в первом блоке 12 сравнения вычитается из сигнала первого задатчика 13 о заданном значении выхода. С выхода первого блока 12 сравнения сигнал об ошибке регулирования я поступает на вход второго блока 11 "сравнения, где из него исключается сигнал Л У 1" об эффекте регулирования корректирующего контура, и полученный сигнал я 1" поступает на вход первого оценивающего блока 10, представленного фильтром низкой частоты с переменной скоростью интегрирования и сменой начальных условий. Изменение скорости интегрирования и смена начальных условий в первом оценивающем блоке 10 выполняются следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 Сигнал к 1 с выхода первого оценивающего блока поступает на вход шестого блока 32 сравнения, где сравнивается с выходным сигналом е первого оценивающего блока 10. Полученный сигнал через ограничитель 31 и блок ЗО умножения, где умножается на коэффициент Кн, поступает на первый вход интегратора 29 со сменой начальных условий. При увеличении Кн увеличивается скорость интегрирования и, следовател ьно, увеличивается быстродействие фильтра низкой частоты. При больших скачкообразных изменениях я 1начальные условия в интеграторе меняются. Для этого сигнал с выхода шестого блока 32 сравнения поступает через интегратор 34 на восьмой блок 38 сравнения, где из него вычитается сигнал о значении выходного сигнала интегратора 34, задержанного во втором блоке 35 задержки на время 1, определяемого как время распознавания ступенчатого возмущения. С выхода седьмого блока 38 сравнения сигнал о полученной разности поступает через блок 37 определения модуля на вход компаратора 36. Если величина сигнала о разности с выхода седьмого блока 38 сравнения превышает допустимое значение, заданное компаратору 36, то с его выхода на управляющий вход замыкающего ключа 33 поступает сигнал, который замыкает этот ключ. В результате на второй вход интегратора 29 поступает сигмнал е 1 со входа первого оценивающего блока 10 в качестве нового начального условия интегратора 29,Для расчета управляющих воздействий используется пропорционально - интегральный закон регулирования, реализованный таким образом, что при Щт)О 0 имеет место зависимость вида Оо ( т ) = Кр е 1 () + - Х 1 ( т ) б 1Ти а при Оо(1)Оозависимость принимаетвид О, (т ) = К е 1 (т ) + О, ,С этой целью сигнал с выхода первого оценивающего блока 10 поступает через второй масштабирующий блок 9 на вход сумматора 8, где суммируется с сигналом третьего дачика о величине фактического основного управления, сглаженном в первом инерционном блоке 7. С выхода третьего сумматора сигнал поступает на вход второго исполнительного блока 3, 16564965 10 20 25 30 35 40 45 50 55 Аналогично функционирует корректирующий контур регулирования,Управляющее воздействие корректирующего контура регулирования вырабатывается по величине ошибки регулирования,из которой расчетным путем исключаютсяэффекты управления основного контурарегулирования. Для этого сигнал об управля ющем воздействии основного контура регулирования задерживается в блоке 15задержки на время Т и вычитается из сигнала основного контура регулирования в текущий момент времени в пятом блоке 16сравнения. Время задержки Т выбираетсяпримерно равным одной трети суммы постоянной времени инерции плюс постоянная времени запаздывания основногоканала управления. Выходной сигнал пятого блока 16 сравнения преобразуется вовторой модели 17 объекта и поступает напервый вход шестого блока 18 сравнения,где вычитается из сигнала с выхода третьегоблока 19 сравнения о величине ошибки регулирования.Полученный сигнал о модельной ошибке регулирования а" с выхода шестогоблока 18 сравнения подается на вход второгооценивающего блока 26, с выхода которогосигнал о сглаженном значении К 2 поступаетна вход первого маештабирующего блока25, на входе которого формируется сигналОп = Мй о пропорциональной составляющей управляющего воздействия корректирующего контура.Сигнал Ол с выхода первого масштабирующего блока 25 поступает на первый входпервого сумматора 24, на второй вход которого поступает сигнал со второго датчика 6о сглаженном значении управления корректирующего контура.Коэффициент интегрирования Ки первого оценивающего блока 10 определяется повыражению К, = К," + а ехр Г 3 А ф1 ) - Ок 3,где К - базовое значение коэффициента интегрирования, 0К1;а - настроечный коэффициент, определяемый из условия а = 1 - К;Ом" - максимально допустимое значение управления корректирующего контура;О - фактическое значение управления корректирующего контура.Для этого из сигнала третьего задатчика 27 о величине О вычитается сигнал о Ок с выхода датчика 6. Сигнал о разности Окф(т) - О) поступает на вход блока 22 определения экспоненты, Полученный сигнал о величине аехр,Оф(т) - О 1 с выхода блока 22 определения экспоненты суммируется во втором сумматоре 23 с сигналом о базовом значении коэффициента интегрирования К, поступающим на второй вход сумматора 23 с выхода второго задатчика 28. Сигнал с выхода второго сумматора о величине Кл поступает на второй вход первого оценивающего блока 10,Введение в двухканальную систему новых блоков и связей позволяет повысить точность регулирования. Формула изобретенияДвухканальная система управления, содержащая первый оценивающий блок; второй оценивающий блок,/ первый исполнительный блок, первый эадатчик, первую модель обьекта, последовательно соединенные второй исполнительный блок, обьект управления, датчик регулируемой координаты и первый блок сравнения, с суммирующим входом которого соединен выход первого задатчика, выход первого исполнительного блока соединен с вторым входом обьекта управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности управления, введены первый инерционный блок, второй блок сравнения, третий блок сравнения, второй задатчик, первый масштабирующий блок, последовательно соединенные датчик корректирующего управления, второй инерционный блок и первый сумматор, последовательно соединенные третий задатчик. четвертый блок сравнения, блок определе-, ния экспоненты и второй сумматор, последовательно соединенные датчик основного управления, блок задержки, пятый блок сравнения. вторую модель обьекта и шестой блок сравнения, последовательно соединенные второй масштабирующий блок и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого инерционного блока, а выход - с входом втооого исполнительного блока, выход первого блока сравнения соединен с суммирующим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с входом первого оценивающего блока, выход датчика корректирующего управления через первую модель обьекта соединен с вычитающим входом второго блока сравнения и с вычитающим входом четвертого блока сравнения, выход второго сумматора соединен с вторым входом первого оценивающего блока, выход которого соединен с входом второго масштабирующего блока, выход датчика регулируемой координаты соединен с вычитающим входом треть 1656496его блока сравнения, выход которого через шестой блок сравнения, второй оценивающий блок, первый масштабирующий блок и первый сумматор соединен с входом первого исполнительного блока; вход датчика основного управления соединен с выходом второго исполнительного блока, а выход - с входом первого инерционного блока, выход второго задатчика соединен с вторым входом второго сумматора, выход первого задатчика соединен с суммирующим входом третьего блока сравнения, вход датчика корректирующего управления соединен с 5 вторым входом обьекта управления и подключен к выходу первого исполнительного блока, выход датчика основного управления соединен с суммирующим входом пятого блока сравнения,101656496 тавитель А.ЛащевРед М Моргентал орректор Т,М Редактор А.Долин Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ул. Гагарина,Заказ 2051 Тираж 480 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5