Экстремальный регулятор

О П И С А Н И Е 97484 оИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнвлистнческнкРеспублик31 тсударстюиый квтвктвт СССР дв двлви изабрвтвннй н отврытнй(72) Авторы изобретения Г,Л,Левинэон и Л,В,Логинов Ленинградский ордена Красного Знамени механица;ид:". институт(54 ) Э КСТ Р ЕМАЛЬНЫЙ Р Е ГУЛЯ ТОР 1Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах автоматической оптимизации, осуществляющих поиск экстремума функции показателя качества,Известны релейные экстремальные ререгуляторы, содержащие устройство дляопределения знака приращений Функ"ции показателя качества, триггер знака, триггер реверсов и интегратор,Поиск экстремума в этих регуляторахосуществляется на основе информациио знаке приращения функции показа"теля качества (ФПК ), при этом в слу"чае поиска максимума знак скоростиизменения управляемой координаты меняется при получении информации опервом отрицательном приращении ФПК,которое следует после положительно"го .1 1,20 Недостатком такого экстремального регулятора является возможность нарушения нормального процесса по 2иска илислежения эа экстремумом (потеря устойчивости) вследствие появления выброса помехи отрицательного знака, превышающей зону нечувствительности блока определения знака приращений, или вследствие дрейфа экстремума ФПК.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является релейный экстремальный регулятор, содержащий блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов, интегратор и блок дополнительного реверса 2 3.Поиск экстремума в этом регуляторе осуществляется также как и в аналоге, на основе информации о знаке приращения ФПК, В случае поиска максимума знак скорости управляемой координаты меняется при получении информации о первом отрицательном приращении ФПК, которое следует после положительного, При нарущении нормального хода процесса поиска и слеже 3 9743ния за экстремумом, т.е. при движении от экстремума, в функции заданного времени или числа отрицательныхприращений блок дополнительного реверса осуществляет принудительноепереключение триггера реверсов, Однако для технической реализации блока дополнительного реверса необходимы априорные сведения о виде экстремальной характеристики, о динами" 10ческих свойствах интегратора и обьекта управления, Поэтому такое решение, обеспечивая, в принципе, приналичии этих сведений, устойчивостьпроцессов поиска и слежения, в зна" ичительной степени увеличивает время. поиска и амплитуду автокалебаний врайоне экстремума, уменьшая при этомточность слеженияЦелью изобретения является повышение качества регулирования путемулучшения устойчивости процессов по,иска и слежения за экстремумом,Поставленная цель достигаетсятем, что в экстремальный регулятор,содержащий последовательно соединенные блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов и интегратор, причем выходблока определения знака приращений,соединен с первым входом триггера зна.ка, введен блок формирования сигналамомента изменения знака скорости управляемой координаты, вход которогосоединен с выходом интегратора, авыход - со вторым входом триггеразнака.На фиг, 1 изображена структурнаясхема регулятора 1 на фиг, 2 - принципиальная схема возможной технической реализации блока формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты; на фиг,3 принцип действия регулятора в пере 4ходном режиме при действии кратковременной помехи; на фиг, 4 - принцип действия регулятора в режиме слежения при дрейфе экстремальной характеристики,Экстремальный регулятор содержит фоблок 1 для определения знака приращений функции показателя качества1(х); выход 2 его, на котором формируются сигналы о приращениях 11(х)отрицательного знака, присоединенко входу 3 триггера знака 4, выходкоторого соединен со входом счетного триггера реверсов 5, Прямой и ин 40 4версный выходы триггера 5 присоединены к соответствующим входам интегратора 6. Выход интегратора 6 подключен ко входу блока Формирования сигнала момента изменения знака скоро"сти упРавляемой координаты 7, а выход блока 7 - ко входу В триггеразнака 4.Техническая реализация блока формирования сигнала момента изменениязнака скорости управляемой координаты 7 для случая, когда в качествеблока 6 используется интегрирующийпривод, может быть следующей,Выход датчика скорости - тахогенератора постоянного тока 9, присоединен к неинвертирующему входу компаратора 10 и к инвертирующему вхо 1ду компаратора 11. На другие входыкомпараторов 10 и 11 подано небольшое напряжение смещения, фиксирующее их выходы в состоянии логического нуля, Выходы компараторов О и11 соединены со входом логическогоэлемента ИЛИ 12, имеющего прямой иинверсный выходы, Прямой выход элемента 12 соединен с одним из входовлогического элемента И 13, к другому входу элемента 13 подключен конденсатор 14 и через оезистоР 15 инвертирующий выход элемента 12., Такимобразом, элементы 12-15 образуют устройство формирования импульса типаодновибратора, генерирующее на выходе элемента 13 импульс по переднемуфронту уровня напряжения компараторов 10 или 11,Если при включении экстремального регулятора триггер 5 был в исходном состоянии, соответствующем положительному направлению скоростивходной координаты х , то на выходетахогенератора образуется напряжениеположительного знака и компаратор10 переключателя в состояние логической единицы, На выходе логическогоэлемента 3 при этом Формируется им"пульс переключающий триггер 4. Переключение триггера 4 не вызываетпереключение триггера 5,После прохода экстремума блок 1 вырабатывает сигнал отрицательного приращения, который по входу 3 переключает триггер 4 в состояние й, при этом, переключается и триггер 5, формируя команду на реверсирование скорости координаты Х, которая отрабатывается интегрирующим при"водом 6: снацала осуществляется торможение привода, при этом, напряжение тахогенератора 9 уменьшаетсядо нуля, выключается компаратор 10,затем направление вращения и, оледовательно, напряжение тахогенератора 9 изменяется на противоположное, что свидетельствует об изменении знака скорости координаты хвключается компаратор 11 и по его , 16сигналу в момент изменения знака ско"рости Формируется импульс для переключения триггера 4 по входу 8 в положение 5. Таким образом, триггер1 оказывается подготовленным к Формированию сигнала переключения триггера 5 при .поступлении от блока 1 сиг"сигнала о новом отрицательном приращении. При выдаче блоком 1 такогосигнала осуществляется Формирование 20триггерами ч и 5 новой команды нареверс интегратора 6 и после отработки этой команды, блок 7 снова пе реводит триггер 4 в прежнее состояние,25Таким образом, устанавливаетсярежим автоколебаний в районе экстремума.Возможны и другие техническиерешения и реализации блока Формиро- ЭОвания сигнала момента изменения зна"ка скорости , в том числе и блок,у которого сигнал переключения триггера ч Формируется в соответствиис выражением 35 Формула изобретения Экстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок определения знака приращений, триггер знака, триггер реверсов и интегратор, причем выход блока определения знака приращений соединен с первым входом триггера знака, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью О: - в 1 п - " 51 сп - 1 сЗх , дхааа 3где П" - сигнал переключения триггера 1 ко входу 8;5 йп . - знак ускорения координа".1ты х; 3 х 45 Мп а - знак скорости координаты х,Технико-экономическая эФФектив-. ность изобретения заключается в сле" дующем. При движении в режиме поиска6 к экстремуму от хк х (черт, 3) и появлении кратковременной помехи 1(с), блок 1 в тоцке х Формирует сигнал отрицательного приращения, который по входу 3 переключает триг" гер 4, при этом, переключается в про"55 тивоположное состояние триггер 5 и изме" няется направление скорости координаты х в сторону от экстремума, Вследствие кратковременной помехи, которая после реверса в точке х исчезает, Функция 11(х) принимает свой первоначальный вид (пунктирная линия), Тогда придвиении от точки х вэкстремума в точке хблок 1 Формирует сигнал отрицательного приращения.В точке х 5 по сигналу отрицательного приращения происходит реверс,После сбоя в системе продолжаетсянормальный процесс поиска экстремума О(х)Предположим, что при автоколебаниях в районе экстремума (черт, 1)координата х изменяется в сторонууменьшения. Тогда в точке х блокомвырабатывается сигнал отрицательного приращения и происходит реверс,Пусть при обратном движении экстре-.мум Функции (х) дрейфует (пунктирная линия), Тогда в тоцке х будетвыработан, сигнал отрицательного приращения,В точке х по сигналу отрицательного приращения происходит реверсПосле сбоя система возвращается кэкстремуму и продолжается нормальный процесс автоколебательного слежения,Таким образом при незначительномусложнении схемы экстремального регулятора данное изобретение позволяет повысить качество регулированияпри наличии кратковременных помехи дрейфа, как при поиске, так и врежиме слежения за экстремумом.Дополнительным технико-экономическим преимуществом предлагаемогоизобретения является возможное конструктивное упрощение блока 1, В отличие от аналога и прототипа, где вблоке 1 Формируются сигналы о приращениях положительного и отрицательного знаков, в предлагаемом изобретении этот блок формирует сигналытолько об отрицательных приращени-.ях .ФПК.97340 повышения качества регулирования,он содержит блок формирования сигнала момента изменения знака скорости управляемой координаты, входкоторого соединен с выходом интегратора, а выход - со вторым входомтриггера знака. 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И 170790, кл. 6 05 В 13/02, 1975. Э 2. Иоросанов И.С, Релейные экстремальные системы. И;, "Наука", 1961,с. 56-59 (прототип),974340 2 Х Составитель В.фТехред И. Надь ва Корректор Н. Буряк Редактор Н,Г кэз 8699/65В лиал ППП "Патент , г, жгород, ул, роектная,Тираж 91ПИ Государственного комите делам изобретений и откры 5, Москва, Ж, Раушская одписноа СССРийаб д,