Бинарная система управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17058 А 1 19) 05 В 13 02 ГОСУДАРСТВЕНЮЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВ ерестройки блока 2 огический сигна адатчиков, 2 ил. 4 О (Я(т) + , + а 1 У(1) = 0(У; (т)- (1) Из матич преднления много парам няютс разом 1-й ст ее воэдействи при то 4 при 11 с при тк 1( с гС - известные времени, соответс ой стадии на другую,естны; а 1(т) - неизм(71) Винницкий политехнический институт (72) В.Н.Лысогор, А.Э.Волосович и И.Е,Тютюн иков(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1117587, кл. 6 05 В 13/02. 1984,Авторское свидетельство СССР М 1146625, кл. 6 05 В 13/02, 1985.(54) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования и предназначено для автоматического управления вынужденным движением многостадийных динамических объектов, параметры которых в пределах стадии меняются произвольно неконтролируемым образом в любых ограниченных пределах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет упобретение относится к технике авто- еского управления и регулирования и азначено для автоматического управ- вынужденным движением линейных стадийных динамических объектов, етры которых в пределах стадии мея произвольно неконтролируемым обв любых ограниченных пределах. Изобретение ориентировано на многоадийные объекты, динамика которых опиывается уравнением рввления объектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, Система содержит объект 1 управления, блок 2 задатчиков, блек 3 сравнения, дифференциаторы 4, первые, вторые и третьи усилители 5, 8, 9, первый, второй и третий сумматоры 10. 6 и 11, модульные элементы 7, релейный элемент 12, инерционный фильтр 13, первый и второй умножители 14 и 15, пороговый элемент 16 сравнения, генератор импульсов 17, первый и второй счетчики 18 и 23, первый и второй дешифраторы 19 и 24, блок 20 элементов И. элемент ИЛИ 21, элемент 22 задержки, Идентификация стадии объекта осуществляется пороговым элементом сравнения 16, счетчиком 23, дешифратором 24 путем анализа измеряемых фазовых координат объекта. При этом дешифратор 24 формирует У(т) + а(т)Уют где У - задаю3 дии, причем У 1 (т) = С 1.Уг(т) = Сг,ъУ(1) - СПри этом С 1, С ты, в моменты переходу с одн заранее не извПЕГЗЕ" 3 ЕННЫЕ 3 ВРГ 3 с.;Рс, стгсЬЕ 1 ТЭ С ИЗВЕСТНЫМси Д 31:33,3 З 3333 М 33 1311 ассвс 1.3а 1 а,(т)=. а, 1: 1,и Р)ГДЕ а ИЗ 33 ЕГ ГНЫЕ с.О 3 ГТТ 3 ТЫ.ЦЕ 13 У 31 РВВГ сЯ С 3 ТО.Г В 131.СЬПЕс 3 Е 11 И 11дЛЯ Каждой СтариИ рйсВЕНС Ва 1 с(Т) =- У (Г), Т,Е,у ВВ сВВДении к нулсо Ошс 3 бки 1 се,слс 1 рОГ 3 ания, ЗЭДВВВГ-Кг 3 ГГГс О Ессс 3 Е 11,1, (Т) - у(1) Прс 13 р." ЗГС Л:1 ВЛЬНЫХ у 1 ЗЗОЫИЯХ В СИСТЕМЕ. И 3. , 3 и сч 3 Л С".ОВИСИ"ОСТИ СВОЙС с В , Эсс 3.с "3 се 3:СОГ 3 Х(Т) В ЭВЗМК 13 уТОЙ Сс,3 С 3,33с,". ров Лс(Г) (1 - 1,П) ИСХОДНО О Сс" ОКЗЬ11 Э 33 ОСс С .",:, 3 рС,СЭ ".Е 13 йс 13.". ЕХНИЧОС сЙ :,1:Э: 3, сВЛЯС СЯ Э 111 Г 3 ГНВЯ 1.33 СТЕ 1". . .,с ",",. О 313,с 3,",.,.3 ОИ, КСОР.ДИ 311 Г 33 С , .Гкйс сссссл 11 Е 1 ОИЧЕ- скОЙ с 3 эВ.сс: чзя 11 сГ,13 ержа 3 цая 31 ослсЭ 1,ос;,ЬссИсЕрВЫЙ Гум 11 ато 11, 3 есг 3ел . 33 управле- НИЯ И ГЭ.с. ссси 3, . с О 3 сй 1 1 схйд Кес ГОРОГО ГЗОДКс:.К ", .,ЬЗК.с,У ЗЭДВ 3 Ес;З. Э ЕсчХ 3 Д СОЕДНЕ,.: .Ц 13 313 Э 3 Ц 33 В 3 сОРОВ, 13 ОдК/3 ОНО;.,: "-с 3 И ЭЫХ д 031 ГЗЛОКаравЕН,ЗЯ,ЕЗ Сссс ВОСТВуЮщИЕ ссЕрвывуСИЛ 1 Т:с И; ок ДЭМ В;ароО С, 11 ЭГОра, а 1 ЕрЕЗ СООГ 13 3 С 11 с;сощ со Модуль ЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ПОСЛЕЛ;с 3 "с О СОЕДИНЕ 33 НЫЕ С СООТ 3 ЕТС Ьу 3 ОС.й,3 1.:,.333 ус .3 И 1".с 3 ВМИ. К с 3 ХЭДВМ ГЗЕс ос, С,13 кссО 3 Г 3, В схЗ/1 0 ГОрос О СУММа;Г.РВ, . ". 1, г ,ГОГО элйме а, - ,; д 1.;к;.Зенс 3 ГЗГО к Входу ИНЕР.3 3 ОН.3;.с, Тсс 3, .ъ ОД 31 ОТОс 3 ОЗО с ОЕ"ИНЕН С атер,31, В .Г 33. 31., ПЕрЬОГО умножИГЕЛЯ.13 ссМЕ 1,1 О с, На;. "Я 1;,3, самс у ПрЭВЛЕНИЯ СОДЕЬХсО . Гс й ". .3 3 Е.3 Гссс.1,ос.131 ЫЕХО 1 131,,.,ОР3 ЕТСЬУ 1 ОЗЦ;Х МОдульсс, ;.: г. , Вс,;э;л 31. к Входам срСТЬ .3 сс 13 Г. ВьскйдО Гссс С. ССС.ДИ С:, С ,., . 3 Ь,ГО 3.ГР /с"Ь,ОЮ 31 ВЛЯ, СОВ Гс 1 Г с Г ",. у О ;СЭДс 1: с 1, БЫХОДОК 3 ; 3 с р 1,о.сй .:.; с. , ОД - . ВХОДО 11 ВТО- ргссй Г, .;с.3 Д 3 На фиг,1 представлена структурная схемасамкнутой системы управления; на фиг, 2 -и редложенная система управления,10 45 с сСистема содеожит (фиг,1) объект 1 управления, блок задатчиков 2 с выходным сигналом У 1 (т) -- а 1, 1 = 1,3 с, регулятор 3 кон 3тура координатной обрэтной связи (КОС), формируюций сигнал управления О(т), блок 4 обнаружения границ стадий, формирующий логический сигнал ) и образующий с блоком задатчиков 2 контур координатно- структурной обратной связи (КСОС), задатчик 5 контура координатно-параметрической обратной связи (КПОС) с выходным сигналом Х (е), регулятор б контура КПОС, форми 3рующий сигнал,и(т), регулятор 7 контура параметрической обратной связи (ПОС), формирующий сигнал -сс (т), определяющий оператор динамического задатчика 5, При ис 11 ользовании КОС, КПОС и ПОС получается схема с элементами 1-3, 5 - 7. В таких с 1 стемах не представляется возможным управлять классом обьекта с изменяемым во рых и выход блока сравнения подключены через соответствующие усилители первой группы к входам второго сумматора и через соответствующие модульные элементы группы к входам соответствующих усилителей второй и третьей групп, выходы которых подключены к входам первого и третьего сумматоров соответственно, выход Второо сумматора соединен с входом релейного элемента, подключенного выходом к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя и с первым входом второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, а выход соединен с соответствующим входом второго сумматора, введены элемент задержки, последовательно соединенные Г 1 ороговый элемент сравнения, Генератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, блок элементов И, элемент ИЛИ, второй счетчик, второй Дешифратор и блок задатчиков конгура, соед 1 фненный ВЬГходом с суммирующим входом блока сравнения, выход которого подключен к сигнальному Входу порогового элемента сравнения, соединенного выходом со своим входом блокировки, выход элемента ИЛИ соединен с входом блокировки Генератора импульсов, входом обнуленияервого счетчика и через элемент задержки с входом разблокировки порогоВого элемента сравнения, группа выходов Второо дешифратора соединена с друим Входом блока элементов И,времени кусочно-постоянным заданием, Кроме того, неизвестная длительность кусочно-постоянных интервалов не позволяет применить для решения поставленной задачи программно перестраиваемый блок эадатчиков, В связи с этим в систему вводится контур координатно-структурной обратной связи (КСОС), предназначенный для перестройки блока задатчиков в зависимости от стадии объекта, Идентификация стадии объекта осуществляется блоком 4 обнаружения границ стадий путем анализа измеряемых фазовых координат объекта и формировании логического сигналадля перестройки блока задатчиков. В результате введения в систему КСОС получается схема, представленная на фиг.1,Система (фиг.2) содержит объект 1 управления, блок 2 задатчиков контура КОС регулирующий сигнал У (1), блок 3 сравне 3ния, дифференциаторы 4, первые усилители 5, второй сумматор 6, модульные элементы 7, вторые и третьи усилители 8 и 9, первый и третий сумматоры 10 и 11, релейный элемент 12, инерционный фильтр 13, первый и второй умножители 14 и 15, пороговый элемент 16 сравнения, генератор импульсов 17, первый счетчик 18, первый дешифратор 19, блок 20 элементов И, элемент ИЛИ 21, элемент 22 задержки, второй счетчик 23, второй дешифратор 24.Работу предлагаемой бинарной системы рассмотрим сначала для динамической части системы (блоки 1, 3, - 15), а затем логической части (блоки 2, 16-24),Динамическая часть бинарной системы функционирует следующим образом. Сигнал У 1 (1) с блока 2 эадатчиков сравнивается с сигналом с выхода объекта 1 управления в блоке 3 сравнения. Сигнал с выхода блока 3 сравнения Х(1) - У 1 (1) - У(1) поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 71, а на входы остальных модульных элементов 72, 7 З 7 п через дифференциаторы 41, 424-1 соответствующих порядков, сигнал с выхода блока 3 сравнения и сигнал с выходов дифференциаторов 41, 42,4 пчерез соответствующие первые усилители 51. 5 г,5 л подаются на второй сумматор б, Полученная на выходе второго сумматора линейная комбинация сигнала ошибки Х(1), его (и)-й производной и сигнала с выхода второго умножителя 15 является ошибкой координатно-параметрического контура о(1), она подается на вход релейного элемента 12, а сигнал с выхода релейного элемента 12 - на вход инерционного фильтра 13, выход которого ф 1) является непрерывным гладким сигналом, колебания 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 которого обусловлены изменением параметров объекта, сигнал поступает на второй вход первого умножителя 14 и на первый вход второго умножителя 15, Выходные сигналы модульных элементов 71. 7 г, .7 преобразуются на соответствующих вторых 81, 82, .8 л и третьих 91, 92, .9 л усилителях, выходы которых суммируются соответственно на первом 10 и третье11 сумматорах,с выхода третьего сумматора 11 сигнал поступает на второй вход второго умножителя 15, в результате линейная комбинация координаты ошибки Х(1) и ее производных умножается на сигнал,и(1) и результат умножения подается на вход второго сумматора 6, пол ученная на выходе первого сумматора 10 линейная комбинация ошибки и ее производных подается на первый вход умножителя 14, на второй вход которого подан сигнал д, в результате умножения образуется сигнал управления О(т), который подается на вход объекта 1 управления.Логическая часть бинарной системы функционирует следующим образом. В исходном состоянии на первом выходе второго дешифратора 24 присутствует единичный потенциал, на остальных выходах - нулевые потенциалы, а на выходе блока 2 задатчиков - задающее воздействие У 1 (т), соответству 5ющее первой стадии объекта 1 управления. Как уже отмечалось, сигнал Х = У- У(1) с выхода блока 3 сравнения поступает на вход порогового элемента 16 сравнения, где он сравнивается с нулем В случае, если Х = О, на выходе порогового элемента 16 сравнения появляется единичный сигнал, который поступает на вход блокировки элемента 16 сравнения и на вход запуска генератора импульсов 17. При этом элемент 16 сравнения прекращает свою работу, а с выхода генератора 17 импульсы начинают поступать на вход первого счетчика 18, код с выхода которого поступает на вход первого дешиФратора 19, В случае поступления с генератора 17 определенного количества п 1 импульсов, соответствующего продолжительности первой стадии, на первом выходе дешифратора 19 появляется сигнал, который поступает на первый вход первого элемента блока 20 элементов И. на втором входе которого присутствует "1" с первого выхода второго дешифратора 24, При этом с первого выхода блока 20 элементов И единичный сигнал поступает через элемент ИЛИ 21 на вход обнуления счетчика 18, на вход блокировки генератора 17. на вход второго счетчика 23 и на вход элемента 22 задержки. Генератор 17 прекращает свою работу, счетчик 18 обнуляется, счетчик 23срабатывает по переднему фронту и его содержимое увеличивается на единицу. Код с выхода счетчика 23 поступает на вход дешифратора 24, на втором выходе которого появляется единичный потенциал, который поступает на второй вход второго элемента блока 20 элементов И и на второй вход блока 2 задатчиков. В соответствии с входным сигналом блок 2 задатчикозв изменяется задающее воздействие с Ч (с) на УР(т), которое поступает на вход блока 3 сравнения. При этом единичный потенциал через элемент 22 задержки поступает на вход разблокировки элемента 16 сравнвния, который с этого.момента возобновляет свою работу. Таким образом осуществляется переход на вторую стадию объекта 1 управления. В дальнейшем работа системы происходит аналогично.Технико-экономический эффект предлагаемой бинарной системы с КОС, КПОС, ПОС и КСОС заключается в возможности управления обьектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, это вбеспечивает адаптацию бинарной системы к действию неконтролируемых координатных и параметрических возмущений и позволяет сократить длительность каждой стадии технологического процесса, следовательно. и длительность всего технологического и роцесса в целом. Кроме того. формирование задающего воздействия в зависимости от стадии технологического процесса позволяет повысить качество целевой продукции. Формула изобретенияБинарная система управления, содержащвя последовательно соединенные первый сумматор, первый умножитель, объект уеравления и блок сравнения, выход кото 5 10 15 20 25 30 35 40 рого соединен с входами дифференциаторов группы, выходы которых и выход блока сравнения подключены через соответствующие усилители первой группы к входам второго сумматора и через соответствующие модульные элементы группы к входам соответствующих усилителей второй и третьей групп, выходы которых подключены к входам первого и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора соединен с входом релейного элемента, подключенного выходами к входу инерционного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя и с первым входом второго умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, э выход соединен с соответствующим входом второго сумматора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы ээ счет управления обьектами с изменяемым во времени кусочно-постоянным заданием с неизвестной длительностью кусочно-постоянных интервалов, она дополнительно содержит элемент задержки, последовательно соединенные пороговый элемент сравнения, генератор импульсов, первый счетчик, дешифратор, блок элементов И, элемент ИЛИ, второй счетчик, второй дешифратор и блок задатчиков контура, соединенный выходом с суммирующим входом блока сравнения, выход которого подключен к сигнальному входу порогового элемента сравнения, соединенного выходом со своим входом блокировки, выход элемента ИЛИ соединен с входом блокировки генератора импульсов, входом обнуления первого счетчика и через элемент задержки с входом раэблокировки порогового элемента сравнения, группа выходов второго дешифратора соединена с другим входом блока элементов И,1705802 Фиг. 8 оставитель В.Лысогор х д М.М гентал 193ИИП Тираж Подписноеударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 д, ул.Гагарина. 101 омбинат "Патент", г. Производственно-издатель ктор Н.Каменская Те ре ор Корректор О.Кравчова