Беспоисковое управляющее устройство

Союз Советских Сфцналистнческиз РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ОИЗЬСТВУ и 1798702(51)М, Кд,С 05 В 13/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель кишиневский политехнический институт им. С. Лазо(54) БЕСПОИСКОВОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к регулирующим и управляющим системам общегоназначения и предназначено для использования в оптимальных системахавтоматического управления различного назначения, в частности в оптималь.ных электрических регуляторах дляобъектов электротехнологии, в которых беспоисковое осуществление программных движений совмещено во времени с фильтрацией, идентификациейи оптимизацией динамических процессов при различных критериях качества,Существующие методы не дают в замкнутой форме общее решение задачисинтеза оптимальных управлений, совмещенной во времени с идентификацией и оптимальной фильтрацией, втом числе для нестационарных и существенно нелинейных систем,Наиболее близким к предлагаемомУявляется устройство, построенное наоснове метода стохастической эквивалентности и содержащее последовательно соединенные датчик Фазовыхкоординат, вычислительный блок, дискриминатор, дискретизатор, формирователь сигналов управления и исполнительный блок, выход которого черезобъект управления соединен с входом датчика фазовых координат, второйвыход вычислительного блока соединен с вторым входом формирователясигналов управления, а второй вход - : 5 с выходом программного блока, а второй выход дискриминатора соединенс вторым входом дискретиэатора.В данном устройстве решается задача повыаения точности за счет совме О щения во времени фильтрации сигналаи оптимизации динамических процес"сов 1.Однако это устройство нельзя испольэовать с целью беспоискового 15 осуществления программных движений,а его применение для идентификации,совмещенной с оптимальным управле-нием, в случае существенно нелинейных объектов ограничено. Вследст вие применения контактных элементовустройство не обладает достатрчнойточностью и надежностью.Использование существующих ЭВМ для определения точек, переключения, хотя и поз воляет построить общий алгоритмуправляющего устройства, однако существенно усложняет применение устройства и делает его громоздким.Цель изобретения - повышение точ ности и расширение применения устка оптимальные управления имеют вид Ч, (т;) = 2 х (С ) - (/Ао) х 1 ( С; ) 3 юЧ 2= -2 ха(6) - Лго/Ао) х(З) первая точка переключения которых находится из условия(с) = -- = в "ф- = Л ,удс у дса вторая точка переключения Т определяется моментом, когда управляеьый процесс попадает на программныйи находится из. выражения1 аЙп 2 Уп 277) тл 1 )В момент управления отключаются.при использовании устройства для не,линейных объектов, учитывая существенное расширение при этом классаполучаеьих динамических процессов,возникают существенные особенности впостроении предлагаемого устройства. Эти особенности связаны с выпол- Щнением условий управляемости длясущественно нелинейных объектов исистем с быстроменяющимися параметрами. Действительно, в момент переключения рассматриваемых оптимальных 2управлений оператор замкнутой системы Ао определяется соотношением Аф(Я:-А (Я ехрА Жх )Ск(2 Е-ехрА(Гх)ц) . (6),Если осуществить тепеРь еще переключение в момент Ю= 1"к+Е, где Е 0 - Зрдостаточно малая величина, путем приложения управления 6 Ч (С )-Ч(Сс)-Ч(С)то оператор Ао(к + Г ) : -Ао(к)только изменит знак сез измененияего обсолютного значения. Такие 35"и гол ьчатые" 0 Ч ( С ) управления обеспечивают быстрое изменение параметровуправляемых объектов в соответствиис требованиями их управляемости, Наример,:цля системы второго порядка,, если из пары операторов один из них, 40допустим-Л(т) положителен,то ксубъекту;управления прилагаются управ-,ляющие воздействия Ч -Ч(С),Ч(С)Чу (0)В момент (.,+ Я),когда оператор -Л изменит знак, 45управления примут значения Ч (б )- Ч (Ъ,6), Ч 2( х) - Ч (гт 8), "Игольчатоеф правление пи этом будетЫЮ- Ч (6+ Я) - Ч( ). Как толькооператорЛизменит знак и станет поло щжительным, последующие управленияформируются согласно (5).Приведенныеуправления У(Г ) являются кусочнопостоянными функциями времени. Число, интервалов приложения управлений Опре.деляется размерностью объекта, апоЛное время их приложения Т равно суммеинтервалов их дискретизации. Отключаются управления дискретизатором 7в момент времени Т, когда достигается стохастическая эквивалентность 40процессов х(с) и х (с). Оптимальнаяфильтрация осуществляется в течениеинтервалов дискретизации за счет выделения в моменты С значений х(Г),котооые доставляют максимум информа ции о случайном процессе Г (с),т.е.характеризует этот случайный процессбез потери информации в нем. Этодостигается за счет дискретизациислучайнОго процесса с переменным интервалом б, определяемым свойствами исходного случайного процесса иэусловия максимума его информационной энтропии, Точки переключения С.;управлений, оптимизирующих функциойалэнтропии распределения, совпадают смоментами максимума информационнойэнтропии, что позволяет совместитьво времени решение задач оптимального синтеза и оптимальной фильтрации.Функции дискретного фильтра осуществляют блоки 7,8,9 и 2, УправленияЮ(с) прикладываются до идентификацииоператора объекта и используются дляего идентификации, что позволяетосуществить, идентификацию оператора офъекта при опумальных управлениях и приводит к совмещению во времени оптимального управления и идентификации. Идентификация сводитсяк определению интервалов З, в процессе оптимального движения. Блок 7 сравнения определяет моменты Фк уравнивания операторов Л 1подсистем и выдает сигналы только при равных по модулю значениях ;(к) А (Сх), отвечающих выполнению условия стохастической эквивалентности для некоторых пар взаимодей ствующих подсистем. Эта операция реализует в блоке 7 первый этап рассматриваемой фильтрации и одновремен- но является составной частью формирования оптимальных управления и идентификации. Дискриминатор 8 необходим для различения знаков А ( С) и подаф чи сигналов на формирование "игольчатых" управлений, если знак одного из операторов не положителен.Эта функция дискриминатора является составной частью оптимального управления и иден тификации для существенно нелинейных объектов и содержит элемент фильтрации (когда знаки Л;. (С), Лд (Сх) сов падают естественным путем, без приложения "игольчатыхф,управлений). Дискретизатор 9 непосредственно управляет работой формирователя 2 управлений, подключая к нему в дискретные моменты С,С + Е цепочку из блоков 5-7-8-9, и, следовательно, делая воз-, можным снятие сигналов с указанных устройств только в моменты, отвечающие оптимальной фильтрации. Дискретизатор 9 также отключает управле ние в момент окончания оптимального процесса. Формирователь 2 управлений также совмещает оптимальное управление, идентификацию и оптимальную фильтрацию за счет запоминания сигнала и подачи его на объект в моменты времени, отвечающие максимуму информационной энтропии. При этомна интервалах фильтрации действиеуправляющего сигнала на объект непрекращается (за счет функционирования поперемеНно работающих каналовформирования и запоминания управлений . С целью Формирования "игольчатых" управлений в формировательуправлений введен инвертирующий уси"литель, управляемый через один изтранзисторов бесконтактного коммутатора. Дискриминатор, дискретизатори формирователь управлений собраныв виде четного числа модулей по числу каналов. По этому же принципупостроены программный, вычислительный блоки и блок сравнения. Это позволяет реализовать попарно незанисимое Фзрмирование всех управляющихсигналов и обеспечивает попарнуюавтономность, повышающую помехоустойчивость, быстродействие и надежностьустройства за счет одновременной 20и независимой работы модулей, Блоксхема иллюстрирует автономно-модульный принцип построения устройства.Основные связи между блоками показаны толстыми линиямиМодульное выполнение позноляет унифицировать устройство, комплектуя его требуемым числом типовых модулей в зависимости отразмерности объекта. Благодаря указанному модульному принципу, управляющееустройство для каждого типа объекта ЗОавтоматически собирается в иерархическую структуру, отвечающую свойствамданного объекта,Блок 7 сравнения состоит из опера.ционных усилителей с большим коэффициентом усиления и логических элементов И-НЕ, на выходах которых появляются импульсы в случае уравнения соответствукицих операторов. Сравнениевсех пар операторов осуществляется 40одновременно. Формирование управлений производится раздельно длякаждой пары подсистем, уравнивающих:свои свойства. Для этой цели служатблоки 8,9 и 2 также собираемые измодулей. Дискриминетор 8 определяетзнаки операторов пар подсистем, моменты времени переключения фигольчатых" управлений и отключения управлений от объекта, к которому они былиприложены и состоит из схем опреде- фоления знаков ОператОров 519 п Л ,логического формирователя, дешифратора,который в зависимости от сигналов,поступающих от схемы определениязнаков операторов и логических формирователей, определяет необходимость приложения соответствующихуправлений к объекту. Дискретизаторсостоит из схемы согласования, дифференцирующей цепочки и триггеров, ЬОуправляющих подключением управлений, Триггера устанавливаются всостояние логического нуля при совпадении управляемого процесса с программным, и н состояние логической единицы при отклонении управляемого процесса от программного.Формирователь сигналов управления содержит запоминающие блоки на операционных усилителях, бесконтактный коммутатор, выполненный на транзисторах и стабилитронах, а также иннертирующий усилитель и сопротивление нагрузки. С целью формирования "игольчатых" управлений в формирователь сигналов управления введен инвертирующий усилитель. Принцип запоминания заключается в том, что пока один иэ усилителей следит за изменениями входного сигнала, второй усилитель хранит запомненное значение управления, приложенного к объекту.Технико-экономическая эффективность беспоискового управляющего устройства определяется совмещением в одном регуляторе автоматического оптимизатора, обеспечивающего одновременную оптимальную фильтрацию, идентификацию оператора объекта, а также возможность применения устройства для программных и адаптивных систем. В таком устройстве нет необходимости н процессах поиска, самонастраинании, Формировании пробных воздействий для изучения объекта. Это позволяет повысить точность управления, а также оптимально управлять сложными объектами с быстро меняющимися параметрами, одновременно Фильтруя высокочастотные воздействия.Формула изобретенияБеспоисковое управляющее устройство, содержащее последовательно соединенные датчик фазовых координат,Вычисдительный блок, дискриминатор,дискретиэатор, формирователь сигналон управления и исполнительныйблок, вход которого через объектуправления соединен с входом датчика Фазовых координат, второй выходнычислительного блока соединен снторым входом Формирователя сигналовуправления, а второй вход - с выходом эадатчика, а второй выход дискриминатора соединен с вторым входомдискретиэатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блоксравнения, вход и ныход которого соединены соответственно с вторым итретьим входами дискриминатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 686012, кл, 6 05 В 13/00,22,06.76798702 Составитель А.ЛандТехред Т. Маточкаа Фа Корректор С.Шекм актор Л.Кев 60 Тираж 951 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб д.