Система автоматического управления нестационарным объектом

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при проектировании систем автоматическогоуправления нестационарным объектом,у которого параметры изменяются в5очень широких диапазонах, для обеспечения работоспособности таких систем в условиях воздействия на них высокочастотных помех. 10Цель изобретения - повышение помехоэащищенности системы при изменениикоэффициента передачи, собственнойчастоты и демпфирования объекта управления. 5На фиг.1 представлена блок-схемасистемы автоматического управлениянестационарным объектом; на фиг.2 -схема перестраиваемого корректирую-.щего устройства; на фиг.З - схема вы числительного устройства.Система автоматического управления нестационарным объектом состоитиз элемента 1 сравнения, первого корректирующего устройства 2, сумматора 253, перестраиваемого корректирующегоустройства 4, суммирующего усилителя5, исполнительного устройства б,объекта 7 управления, третьего 8,четвертого 9 и второго 10 корректирующих устройств, блока 11 датчикови блока 12 вычисления параметров корректирующего устройства.Перестраиваемое корректирующееустройство 4 реализует передаточнуюФункцию вида+ ЬБ+ Ьо40 где Ь О(С) = сд(й) и Ь (1) =2 (1) ю(й) выходные сигналы блока 12 вычисления параметров,Блоки 13 - 15 умножения вместе с резисторами 1 б " 20 (фиг.2) обеспечи"45 вают подстройку параметров перестраиваемого корректирующего устройства 4 в зависимости от выходных сигналов блока 12 вычисления параметров. Позициями 21-2 б обозначены интегрирую 50 щие, суммирующие и инвертирующие усилители. Блок 12 вычисления параметров реализует следующие зависимости:с Дш ЬфБ шхЬвБ Су,Б 2(1 т ( --. - + - - ) РЧо Х 2 12 ш 55 ЙсбЫИ) = - (-ш БЬ - - "- Б Ь )Л- скоростной напор потокафш "Г(С ) - масса самолета;Б - площадь крыла;Ъ - средняя аэродинамическая хорда;С - вес самолетамиЫ - угол атаки;Сг - вес топлива, С=Г(а,М) - коэффициент подъемной силы;1 Г(С) - момент инерции отно,сительно оси;М - число Маха; ш - Г(С,М)ш "05 шш " "(МэС)С =Г(М,сО- производные безразмерных коэффициентов подъемной силы и мо- ментов Блок 12 вычисления параметров со-держит блоки 27-38 умножения, функциональные преобразователи 39-44,атакже суммирующие и инвертирующиеусилители.В функциональном преобразователе39 реализуется зависимость СЯ,М),которая получена из зависимостиСу(1,М), в функциональном преобразователе 40 - .зависимость тп "(М С )с2 1 1 фкоторая получена из зависимостиш (С,М), в функциональном преобра".зователе 41 - зависимость С(Ж,М), в Функциональном преобразователе 42 - зависимость ш (М,С ),в Функциональномю,преобразователе 43 - зависимость -(С )=ш гв Функциональном преобразоС+Ст1 1вателе 44 - зависимость -(ш)=- --1 пкз фгде г - радиус .инерции.На фиг.З у каждого функционального преобразователя и блока. умноженияв скобках указана величина, в функции которой на выходе соответствующих элементов получается напряжение,В блоке 30 умножения вторым множителем является величина 57,3, а .в блоке ЗЗ -. величина 0,5. Резисторы 45 -49 являются функциями геометрических данных самолета: площади крылаБ и средней геометрической хорды Ъдз 1409 (указаны в скобках у соответствующих резисторов)Система работает следующим образом.Задающее воздействие поступает на вход элемента 1 сравнения. Сигнал рассогласования с выхода элемента 1 сравнения поступает на вход первого корректирующего устройства 2 с постоянными параметрами и далее (сиг" нал Х) на первый вход сумматора 3, на второй инвертирующий вход которо" го поступает сигнал Х 2 с второго корректирующего устройства 10. С вы хода сумматора 3 сигнал Х поступает на вход перестраиваемого корректирующего устройства 4, параметры которого изменяются в зависимости от сигналов С и 02 блока 12 вычисления параметров, С выхода перестраиваемого корректирующего устройства 4 сигнал П поступает на вход суммирующегго усилителя 5, на другие входы которого поступают сигналы с третьего 8 25 и четвертого 9 корректирующих устройств с постоянными параметрами.С выхода суммирующего усилителя 5 сигнал У поступает на вход исполнительного устройства б и на вход третьего корректирующего устройства 8,Сигнал с выхода исполнительного устройства б поступает на вход объекта 7 управления с переменными гараметрами и на вход четвертого корректирующего устройства 9. С выхода объекта 7 уп. - равления сигнал Х 6, поступает на второе корректирующее устройство 10 и на элемент 1 сравнения. С блока 11 датчиков информация поступает на 40 блох 12 вычисления параметров, где она обрабатывается, и вырабатывается новая информация в виде сигналов С 1 и С 1, с помощью которых происходит перестройка параметров корректирующего 45 устройства 4.Пусть объект 7 управления имеет передаточную функцию АС А 5 ВС(Я) Б+ВС 1 Б + Вбо На основании изложенного выбира- ем следующие передаточные функции блоков 2,4,5,8-10 основного контура: 10 т Ак, Ам 1 11 (Я а БС(Я) Б(Я 2+С,Б+С ) ф,и (Я)Я 2+Ь,Б+ Ь ф 2И (Б): 3 в31 Б +1 Б + ГС(Я) 50 Чрр,(,Б,гр (ЯЧ с(Я)1 (Б,) 1"15(Я) В( ) 5( ) С( ) 9( ) 1 е( ) 5( ) 6( 11 1(Б ) 1"1 Ф(Яэ ) 1 9(Я) 112(Б) 114 (Я 1 ) 1 5(Б) 16 (Б)1(Яэ ) К оС К С 1т( ") В (Б,Е) Б",+Ь,(Е)Б+Ь,(С) Ь (Е) =2 Ы, , Ь,(С) =со,(С) . а исполнительное устройство 6 - функР Я+ РиИ (Я) -К М (Б)- -----5 2 ф В С(Б) И (Б)= -фЯ +РР Я +.РМ Б + Рэ 1 Я +Р,э 29.2С (Я) Блоки 9.1 и 9,2 можно объединить, и тогда передаточная функция объединенного блока имеет видР Б 1. ц ЭС(Б) (Я 2+Ь,Б + Ь,) Введение в систему между сумматором 3 и суммирующим усилителем корректирующего устройства с подстраиваемыми параметрами, у которого подстраиваемые коэффициенты полинома числителя его передаточной функции совпадают с переменными коэффициентами полинома знаменателя передаточной функции объема управления, позволяет исключить влияние последних на помехозащищенность систем, а использование в цепи обратной связи, охватывающей исполнительное устройство и суммирующий усилитель, корректирующее звено,полином знаменателя передаточной функции кото рого содержит сомножитель, равный полиному знаменателя перестраиваемого корректирующего. устройства, позволяет реализовать квазиоатимальную передаточную функцию замк-; нутой системы вида1409967 5Выбор параметров регулятора при изменении как коэффициента передачиобъекта управления, так и его собственной частоты и демпфирования н широких пределах позволяет существенноснизить величину дисперсии сигнала Б при действии высокочастотных помех, поступающих с выхода нестационарного объекта 7 управления, повы"шая помехозащищенность системы.Еели не компенсировать изменениесобственной частоты и демпфирования,то для обеспечения требуемых показателей качества приходится отходитьот квазиоптимальной математической модели, увеличивая ее коэффициент. При этом увеличивается полоса пропускания системы, увеличивается величина дисперсии на входе исполнительного устройства от высокочастотной помехи, действующей со стороны выхода системы, и как следствие, уменьшается ее помехозащищенность. Чем больше диапазоны изменения собственной частоты и демпфирования объектауправления, тем в большей степенинеобходимо учитывать коэффициентыматематической модели для обеспечения требуемых показателей качества переходного процесса на всех режимах функционирования системы с постоянной структурой и с постояннымипараметрами и тем ниже помехозащищенность системы, Поэтому эффективность введения блоков 4 и 9.1 темвыше, чем больше пределы изменения переменных параметров.,;Формула изобретенияСистема автоматического управления нестацианарным объектом, содер жащая последовательно соединенныеэлемент сравнения и первое корректирующее устройство, последовательно соединенные суммирующий усилительисполнительное устройство, объектуправления, выход которого соединенс вторым входом элемента сравненияи входом второго корректирующего1 О устройства, выход исполнительногоустройства через третье корректирующее устройство соединен с первым вхо"дом суммирующего усилителя, второйвход которого через третье корректи 15 рующее устройство соединен с его выходом, о т ли ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения помехозащнщенности системы при изменении коэффициента передачи, собственной час 20 тоты и демпфирования объекта управ.ления, в нее дополнительно введенысумматор, перестраиваемое корректирующее устройство, блок вычисленияпараметров корректирующего устройства и блок датчиков, причем выходпервого корректирующего устройствасоединен с первым входом сумматора,второй вход которого соединен.с выходом второго корректирующего уст 130 ройства, а выход - с информационнмвходом перестраиваемого корректирующего устройства, выход которого сое"динен с третьим входом суммирующегоусилителя, выходы блока датчиков соеЗ 5 динены с входами блока вычисления параметров корректирующего устройства,первый и второй выходы которого сое",динены соответственно с первым и вторым управляющими входами перестраи 40 ваемого корректирующего устройст"ва, 1409967,Сердюкова Корректор Э.Лончакова Редактор А.Огар Тираж 86 исн аказ 3477 42 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени113035, Москва, Ж, Рауш зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Соста Техре комитета СССРи открытийкая наб., д,иР 1/Ыф