Система автоматического управления циклическими процессами

СОЮЗ СОВЕТСНИХЦИАЛИСТИЧЕСНИХза) 05 В 13/02 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС 110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 723510, кл. 5 05 В 17/00, 1975.2, Анхимюк В.Л. Теория автоматического управленияМинск, "Высшая школа", 1979, с. 10.(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ, содераашая последовательно соединен ные измеритель рассогласования, усилитель, фильтр, сумматор и исполнительное устройство, подключенное выходом к входу объекта регулирования, выход которого соединен с сигнальным входом датчика обратной связи, первый вход измерителя рассогласования подключен к выходу датчика обратнбй связи, второй вход сумматора1 .соединен с выходом блока памяти, выход сумматора соединен с первым входом блока памяти, второй вход кото" рого соединен с выходом таймерного устройства и входом программного устройства, выходом подключенного к второму входу измерителя рассогласо" вания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности оборудования, в нее введены счетчик тактов, последовательно соединенные блок коррекции, реверсив" ный счетчик и нелинейный блок, выхо" дом подключенный к входу таймерного устройства, первый вход блока коррекции соединен с выходом измерителя рассогласования, второй вход - с 1 вторым входом нелийейного блока и с выходом счетчика тактов, вход которого подключен к выходу таймерного ,устройства.15 20 25 30 40 Цель изобретения - повышение производительности оборудования.Укаэанная цель достигается тем, что в систему автоматического управления циклическими процессами, содержащую последовательно соединенные измеритель рассогласования, усилитель, фильтр, сумматор и исполнительное устройство, подключенное выходом к входу объекта регулирования, выход которого соединен с сигнальным вхоИзобретение относится к системамавтоматического управления и регулирования и может использоваться для/регулирования, содержащая задатчиктребуемого и датчик реального значений регулируемого параметра, устройство сравнения, фильтр, усилитель 10и объект регулирования 11 .Недостатком известной системы является невысокая точность регулирования, что обусловлено инерционностьюследящей системы и ограниченной величиной ее коэффициента усиления.Наиболее близкой к предлагаемойявляется система автоматическогорегулирования, содержащая измеритель рассогласования, выход которого через усилитель подключен квходу сглаживающего фильтра, объектрегулирования, вход которого подсоединен к выходу исполнительногоустройства, датчик обратной связи,связанный с объектом регулировкии входом измерителя рассогласования,программное устройство, к выходукоторого подключен вход измерителярассогласования, сумматор, входамиподключенный к выходам фильтра иблока памяти, а выходом - к входамблока памяти и исполнительного устройства, и таймерное устройство,выходами связанное с управляющимвходом блока памяти. При этом,блок памяти - это два двухпоэиционных переключателя и два блока записи-воспроизведения информации 21 .Однако известная система автоматического регулирования не позволяет использовать уменьшение ошибкиуправления после нескольких циклбвотработки программы для уменьшениявремени цикла и повышения производи 45тельности оборудования, управляемогои регулируемого известной системой.1 дом датчика обратной связи, первый вход измерителя рассогласования подключен к выходу датчика обратной связи, второй вход сумматора соединен с выходом блока памяти, выхбд сумматора соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого соединен с выходом таймерного устройства и входом программного устройства, выходом подключенного к второму входу изяерителя рассогласования, введены счетчик тактов, последовательно соединенные блок коррекции, реверсивный счетчик и нелинейный блок, выходом поключенный к входу таймерного устройства, первый вход блока коррекции соединен с выходом измерителя рассогласования, второй вход - с вторым входом нелинейного блока и с выходом счетчика тактов, вход которого поключен к выходу таймерного устройства.Предлагаемая система отличается от известной тем, что после того, как вследствие самонастройки максимальное в цикле значение ошибки г, Я) не превышает порогового эначе- Мния Г:Ец )Е, в таймерное устройство заносится код времени, соответствующий меньшей длительности цикла, Уменьшение длительности цикла приводит к увеличению ошибок управления, однако новое значение длительности цикла должно быть выбрано таким образом, чтобы новое значение максимальной ошибки в цикле не превышало максимально допустимого значения Еж погрешности управления. Таким образом, при выполнении поставленных требований по точности управления длительность цикла уменьшается, что ведет к повьппению производительности. В предлагаемой системе в каждом новом цикле работы кроме информации в текущем отклонении регулируемой координаты от требуемого значения используется также информация о процессе регулирования на предыдушем цикле, что уменьшает динамический диапазон выходных .сигналов, снима-. емых с измерителя рассогласования, что приводит к увеличению точности от цикла к циклу, Б конечном счете, после обработки системой 1 циклов ошибка регулирования становится меньше заданной. ПрА достижении этой ситуации в таймер заносится код времени, меньший кода, с которым были3 11242отработаны системой и предыдущих циклов. Уменьшение длительности циклавлечет эа собой изменение скоростивыполнения программы, обусловливаятем самым изменение динамичесикх характеристик объекта регулирования.Принцип функционирования системысохраняется прежним - в каждом новомцикле сигнал управления содержит двесоставляющие: одна определяется сиг Оналом текущего отклонения координаты,вторая - сигналом управления, выработанным в предыдущем цикле. Отработка следующих щ циклов производитсядо тех пор, пока максимальное в цикле 15значение ошибки не станет меньше 5,после чего опять производится умень"шение кода времени, назначающегодлительность цикла, и процесс регулирования продолжается в соответствиис вышеизложенным.Пусть в серии иэ п циклов длительность каждого цикла равна Т и вкаждом цикле запоминаетсязначенийуправляющих воздействие и вьдается в 25систему регулирования. Тогда частотавыдачи управляющих воздействий в-этой серии равна 9= ь ТпПосле отработки циклов в таймерпоступает код времени Т 1 П = ТИ Кт с Ти % 30где Кл - коэффициент, учитывающийуменьшение длительности цикла,При этом частота объема и вьдачиинформации равна1(1) 35 где 1, 1 щ - соответственно частотысъема информации ивыдачи дополнительноуправляющего воэдейст Овия для серий иэ Н ищ цикловЕ - пороговое значениепогрешности;Ем - максимально допустимое 45значение погрешностив системе управления.Таким образом, для того, чтобы сжатие (т,е. скорость считывания и выдачи) информации и уменьшение дли О тельности цикла происходило пропорционально, в процессе управления необходимо учитывать (1), что осуществляется нелинейным блоком.На фиг. 1 изображена структурная 55 схема предлагаемой системы автоматического регулирования; на фиг. 2 структурная схема блока коррекции 47 4:Блок 12 коррекции (фиг, 2)содержит линию 15 задержки, задатчик16 порогового значения погрешности,блок 17 сравнения, триггер 18 илогический элемент И 19.Блок 8 памяти состоит из цифроаналогового преобразователя 20, блока21 регистров аналого-цифрового преобразователя 21, сборки 23 линий задержки, причем в блоке 21 содержится(0 +1) регистр, а в сборке 23 - (ь)линий задержки.Блок 8 работает по принципу памяти1110: первый сигнал, который записанв блоке памяти, первым выдается всистему регулированияНелинейный блок 14 построен набазе очейки памяти, делителя и умножителя,Система работает следующим образом.Цикл работы состоит из 1 тактов одинаковой длительности. В блоке 8 памяти записана информация о величине управляющего воздействия, сформированного в предьдущем цикле. Через время= Т 1 (где Т - длительность 1 -го цикла) от таймерного устройства 9 поступает сигнал управления на блок 8 памяти, в результате чего с выхода блока 8 на второй вход сумматора 4 поступает сигнал управления для номера такта, на единицу меньшего текущего и записанного в блок 8 в предудыщем цикле. На первый вход сумматора 4 от измерителя 1 рассогласования через усилитель 2 и фильтр 3 подается сигнал, пропорциональный разности между требуемым в данном такте значением управляемой величины, подаваемым от программного устройства по сигналу управления, выработанному таймерным устройством 9, и фактическим, поступающим от датчика 7 обратной связи. Полученный таким образом сигнал управления, снимаемый с выхода сумматора 4,записывается в блок 8 памяти и одновременно подается на исполнительное устройство 5, под, По сигналу, полученному от таймерного устройства 9, осуществляется 45сдвиг записанной в блоке 21 регистров информации влево и выдача наЦАП 2 О в первом такте второго циклауправляющего воздействия, полученногов первом такте первого цикла. Послеэтого от линии задержки сборки 23 5 Опоступает сигнал, разрешающий записьот АЦП 22 скорректированного сигналауправления первого такта второгоцикла в Я+1)-й регистр. С окончанием каждого такта в цикле осуществ ляется процесс сдвига влево записанной информации выдачи через ЦАП 2 Св систему соответствующих дополнительных управлений и их записи. 5 112424ключенное к объекту 6 регулирования,переводя его в состояние, отвечающеезаданному, Программное устройство;10 может представлять соббй ь ячеекпамяти, последовательно подключаемых 5таймерным устройством.Счетчик 11 тактов служит дляопределения ситуации, отвечающей окон"чанию цикла: по этому признаку отсчетчика 11 поступает сигнал, включающий блок 12 коррекции и нелинейныйблок 14.В блоке 12 коррекции производитсяоценка максимального в цикле ошибкиЕмй ) с пороговым значением 1; . Если 15Ем И)1 , то блоком коррекции вырабатывается сигнал коррекции кодавремени, поступающий на реверсивныйсчетчик 13, где формируется код длительности цикла, меньший кода длитель 20ности предудыщего цикла, который былзаписан в счетчик 13 (по правилу Т чЭтот код подается на первыйвход нелинейного блока 14, где всоответствии с формулой (1) вырабатывается сигнал управления таймернымустройством 9, учитывая тем самымтребование изменения частоты выдачиуправляющих воздействий в системе,связанное с изменением длительности ЗОцикла. Выход таймерного устройства 9связан с входом счетчика 11 тактов.При переполнении счетчика вырабатывается сигнал, подключающий блок 14,заставляя его вырабатывать сигналуправления теймерным устройством 9.При переполнении счетчика 11он сигнализирует об окончании цикла,и вырабатывает сигнал на подключениеблока 12 коррекции,Так как программа управления вовремени от цикла к циклу строго повторяется, то уменьшение длительностицикла приводит к увеличению скоростиотработки задания, а зто - к ситуацииб м 1 6, которая оцениваетсяблоком 12 коррекции, управляющаячасть которого включается счетчиком11 в конце каждого цикла. Новый коддлительности цикла сохраняется дотек пор, пока максимальная в предыдущем цикле ошибка не станет меньшепорогового значения Е, после чегодля следующего цикла назначается новый код длительности и процесс продолжается в соответствии с вышеепиисанным.Блок 12 коррекции работает следующим образом. 7 бС выхода измерителя 1 рассогласования в течение цикла на один из входов блока 17 сравнения поступает 3 значений ошибок, на другой вход которого подается от задатчика 16 порогового значения погрешности сигналпропорциональный Я . Если Е Й) 1 й Е, то в устройстве сравнения вырыбатывается сигнал, в против" ном случае сигнал не вырабатывается. Пусть имеет место второй случай, Тогда триггер 18 закрыт, поэтому закрыт логический элемент И 19, от блока коррекции на реверсивный счетчик 13 сигнал коррекции кода длительности цикла не поступает и код остается прежним.При наличии ситуации 1 Ем(1)Е от блока 17 сравнения на 0 -вход триггера 18 поступает сигнал, переводящий его в состояние "1". Этот сигнал "1" подается на первый вход логического элемента И 19, на второй вход которого по окончании цикла подается "1" от счетчика 11. В соответствии с принципом работы логическо" го элемента И 19 на его выходе появляется сигнал управления реверсивным счетчиком 13, заставляющий последний изменять код длительности цикла (т.е. счетчик 13 запускается сигналом 11").Через линию 15 задержки сигнал от счетчика 11 тактов поступает на б-вход триггера 18, обнуляя его. Этот канал необходим для подготовки триггера к работе в следующем цикле.1124247 е,Я Составитель П. Кудрявцевор И. Рыбченко Техред И.Гергель Корректор М. Иаксимииинец з 8277/ Подлис Н Патент", г. город, ул. Проектна по 3035, осударственного комитета СССРам изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д. 4/5