Устройство для идентификации статических параметров многосвязной автоматической системы

(51)4 С 05 В 23/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР,(71) Киевский институт автоматикиим. ХХЧ съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИСТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОСВЯЗНОЙАВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к идентификации автоматических систем.Цель изобретения - повышение точно 1Изобретение относится к области идентификации (определению статических параметров) автоматических систем и может быть использовано для экспериментального определения статических характеристик динамических объектов, входящих в многоконтурную систему автоматического управления, имеющую один или несколько замкнутых контуров подчиненного регулирования.Цель изобретения - повышение точности и расширение области изменения.Поставленная цель достигается тем, что формируют сигнал задания, измеряют греобразуемую величину и-го контура исследуемой системы, полученный гиг я.н сравнивают с сигналом обратн и снязн и-го контура 801474596 А 1 сти и расширение области примененияустройства. Формируют сигнал задания. Измеряют сигнал задания и-мконтуром автоматической системы, Полученный сигнал сравнивают с сигналом обратной связи и-го контура модели, Формируют сигнал управленияи-м коитуром пропорционально полученной разности. Измеряют преобразуемуювеличину и-го контура модели. Сравнивают полученный сигнал с сигналомобратной связи и-го контура системы,формируют .сигнал управления и-мконтуром модели пропорционально полученной разности. Соответствующиекоэффициенты прямых и обратных преобразований находят по определеннымформулам. 1 ил,2модели, Формируют сигнал управления и-м контуром системы пропорционально полученной разности, измеряют преобразуемую величину и-го контура модели, полученный сигнал сравнивают с сигналом обратной связи и-го контура системы, формируют сигнал управления и-м контуром модели пропорционально полученной разности, измеряют преобразованные значения и-го контура системы и модели, а соответствующие статические параметры прямых Ки обратныхпреобразований определяют пзьсоотношений Х пм Уп 3 -1 м КпмКЭХь пмБ - К Я(1 + Б ( м К)где Х, УХ у - соответственно преем "мобразуемая величинаи ее преобразованноезначение и-го контура системы и моделиБн Кь РьБ Кпр - соответственно, коэффициенты преобразований - результирующий, прямого и обратного преобразования и-го контура системы и модели,Сущность работы данного устройства заключается в том что в результате перечисленных операций преобразования сигналов ввиду взаимодействия, операторов преобразования исследуемой системы и модели получены две (для каждого контура) передаточные функции: передаточная фнукция исследуемого контура, в которую входят коэффициенты модели этого контура, и передаточная функция модели исследуемого контура системы, в которую входят коэффициенты системы. Из полученной системы уравнений путем соответствующих преобразований, алгоритм. которых приведен в виде математических выражений, удается получить искомые величины.Пусть исследуемая автоматическая система содержит и контуров регулирования. Тогда математическая модель, отражающая взаимосвязь статических параметров и-го контура управления, имеет видБ и(1)1 + Б- КоРлПри этом и-й контур выполняет функцию контура главной обратной связи, а Х и У- сигналы задания и регулируемая координата. Все другие (и-)-е контуры, входящие в состав и-го контура, выполняют функции контуров подчиненного регулирования. Например, в случаеавтоматизированного электропривода в качестве главной обратной связи используется контур регулирования скорости или позиционирования, а в качестве контура подчиненного регулирования - контур регулирования тока.На чертеже представлена схема устройства. Устройство состоит из первого ивторого элементов 1 и 2 сравнениясистемы, первого и второго блоков 35и 4 обратной связи первого и второго объектов 5 и 6 управления, первого и второго элементов 7 и 8 сравнения модели, модель 9 первогообъекта управления, модель 10 второго объекта управления, первогои второго блоков 11 и 12 модели обратной связи, третьего и четвертого элементов 13 и 14 сравнения системы, третьего и четвертого элементов 15 и 16 сравнения модели и блока 17 решения системы алгебраиче"ских уравнений.Первый объект 5 управления ипервый блок 3 обратной связи образует первый контур регулирования,второй объект 6 и блок 4 - второйконтур регулирования.Блок 17 представляет собой известный аналоговый блок, предназначенный для решения системы уравнений,Определение статических коэффициентов преобразования замкнутоймногоконтурной системы с помощью30данного устройства начинают с определения коэффициентов первогоконтура. Тогда математическая модель, определяющая соотношение статических.параметров, определяетсяследующим соотношением;357 К.1 ---- . -(2)Е, 1 + К 1 Ргде Е, и У - преобразуемый автоматической системой40в первом контуре сигнал и его преобразованное значение;81, К р, - соответственно коэффициенты преобразования - результирующии, цепеи прямогои обратного преобразования.При этом выражение для первого 50 контура модели имеет видК 1 м(3)К 1 м Рмгде 5 и У- преобразуемая мо"зелью первого контура величина иее преобразованное значение;(15) 45Р) Рм - соответственно1 м фкоэффициенты преобразования ". результирующий, цепипрямого и обратного преобразованиямодели.При этом формируется сигнал Х1 ф измеряется сигнал Х, первого контура исследуемой системы, полученный сигнал сравнивается с сигналом У на выходе первого контура модели, формируется сигнал управления подаваемый на вход первого контура системы пропорционально полученной разности в соответствии с уравне- нием где р - коэффициент обратногопреобразования первого контура модели.Измеряется сигнал Х полученное значение сравнивается с сигналом Уна выходе обратной связи первого контура системы, формируется сигнал управления Е, , подаваемый на вход первого контура модели пропорционально полученной .разности по соотношению где Р, - коэффициент обратногопреобразования первого контура системы.Решением уравнений (2)-(5) является соотношение У, Бт(1 - Бт. м) Х 1 - Б 1 Ъ, Бм Рмдля исследуемой системы и У. Б м (1 - БР) м 1 БР 1,чм для модели.После подстановки уравнений (2)и (3) в (6) и (7) получаютКИз уравнения (8) очевидно, что при выборе коэффициентов К, и рдостаточно малыми, например, в пре делах ошибки преобразования первого контура, влияние статических коэффициентов модели на результирующий коэффициент преобразования системы. может иметь весьма малую ве личину.В соответствии с сигналом Х подаваемым на вход первого контура системы, получают сигнал У, на выходе в соответствии с уравнением(1 + К, , + К ,. в, ) = К,Х (10) 15а в соответствии с сигналом Х , подаваемым на вход первого контурамодели, сигнал У, на выходе в соответствии с уравнением 20 , (1 + К, р, + К) = К,Х (11) Из уравнения (11) можно получить аналитическое выражение для коэффициента обратного преобразования р, исследуемого контура К 1 м Х 1 м У (м (1+К см Рм ) Км 30 Подставив (12) в (10), получают Если выполнить условие равенства 40 сигналов Хи Х, , выражения (13)и (14) приобретают свойство инвариантности относительно преобразуемых сигналов Следовательно, измеряя в установившихся режимах сигналы Х Х7 , Ум на входе и выходе системыи модели по известному коэффициентупреобразования модели К, , можно вычислить в блоке 17 коэффициент прямого преобразования К первого контура системы. Коэффициент обратного 55 преобразования при этом определяется из соотношения 6)м ф, (16К Б,1474596 Далее определяется коэффициент прямого преобразования второго контура. Для этого контура первый контур с результирующим коэффициентом преобразования Б выполняет функцию контура подчиненного регулирования. Тогда математическая модель исследуемой системы, определяющая соотношение статических параметров, имеет вид 10 Е, У / - преобразуемая величина и ее преобразованное значение длявторого контура системы;- соответственно коэффициенты преобразования в , результирующий,цепей прямого и обратного преобразования второго контура, Соответствующая модель имеет вид где ю Кэ(18)1 м 1 + 8 1 м К 2 м Р 1.мВ соответствии со схемой устройства измеряют сигнал Х 2, полученное значение сравнивают с сигналом На ВЫХОДЕ ОбратНОй СВЯЗИ 2. /м На ВЫ- ходе модели, формируют сигнал управ-ления Е 2, подаваемый на вход второго контура системы пропорционально полученной разности в соответствии с уравнением 40 где(20) тм Х 2 м 1155 Формула изобретения и.щтайщ -- щ щф / (17)У Б Ка б 1 + 81 КъР Е 2 = Х - Р т, . (19)- коэффициент обратного2.мпреобразования второ-, го контура модели.Измеряют сигнал Х , полученное значение сравнивают с сигналом У 2 на выходе второго контура системы, формируется сигнал управления Ем подаваемый на вход модели пропорци" онально полученной разности в соответствии с уравнением Совместное решение уравнений (17)(20) приводит к следующим соотношениям; т 2 8 И (1 - 82 мЬм), ( )Х 2. 1 - ЗР 2 Бмр 2 У м 8 6 (1 - Б/1)З,: -- = - -" ------- (22) Х 2 м 1 ЗЙ Р 1 йм хм После подстановки (17) и (18) вуравнения (21) и (22) получают 3/Кг Б - - ---- - --- , (23) 1 + З,К + З,К м мгм 1 + ЗК 2,+ З,Кб,При выборе коэффициентов К г и р в области малых значений можно считать, что 8 2 = Б 2.В соответствии с сигналом Х 2 получают сигнал У,2 иа выходе второго контура системы в соответствии с уравнением У,(1+ Б,К,Р 2+ З,мК.м Ръ.) = и сигнал 72 на выходе модели Ут(1 + 8/К 2 Р+ 8 К 2 м Рм)30 З/м К./мХ м (26)Из уравнения (26) также можно получить аналитическое выражение длякоэффициента обратного преабразова ниЯ Б/м К 2 мХ 2.м Уйм(1+8 1 м К тм Вам)Б,К 7/Х 2. 2 м 8 / 81 К Б (1 + БК Р), (30) 818 2 К Устройство для идентификации статических параметров многосвязной автоматической системы, содер 1 А 74596жащее два элемента сравнения системы, два блока обратной связи, причем выход второго элемента сравнения системы подключен через пер 5 вый объект управления к входу первого блока обратной связи и входу второго объекта управления, выход которого соединен через второй блок обратной связи с первым входом первого элемента управления системы и с первым входом первого элемента сравнения модели, выход первого блока обратной связи подключен к первому входу второго элемента сравнения системы и первому входу второго элемента сравнения модели, модель первого объекта управления, выходом подключенная к входу модели второго объекта управления и к входу первого блока модели обрат" ной связи, выход модели второго объекта управления соединен с входом второго блока модели обратной связи, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повьппения точности и расширения области применения, в него введены третий и четвертый элементы сравнения системы, третий и четвертый элементы сравнения модели и блок решения системы алгебраических уравнений, причем первый вход третьего элемента сравнения системы и второй вход первого элемента сравнения модели соединены с входом устройства, выход второго блока модели обратной связи соединен с вторым входом третьего элемента сравнения системы и вторым входом третьего элемента сравнения модели, первый вход которого подключен к выходу первогоэлемента сравнения модели, выхоЛ третьего элемента сравнения системы соединен с вторым вхолом первого элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом четвертогоэлемента сравнения системы и с пер"вым входом блока решения системыалгебраических уравнений, выходтретьего элемента сравнения моделиподключен к первому входу второгоэлемента сравнения модели и к второму входу блока решения системы алгебраических уравнений, выход четвертого элемента сравнения системысоединен с вторым входом второгоэлемента сравнения системы, выходпервого блока модели обратной связи подключен к второму входу четвертого элемента сравнения системыи к второму входу четвертого элемента сравнения модели, первый входкоторого соединен с выходом второгоэлемента сравнения модели, а выход - с входом первой модели, третий вход блока решения системы алгебраических уравнений соединен свыходом первого объекта управления,четвертый вход - с выходом моделипервого объекта управления, пятыйвход - с выходом второго объекта управления, шестой вход - с выходоммодели второго объекта управления,а первый и второй выходы блока решения системы алгебраических уравнений являются соответственно первым и вторым выходами устройства.474596 Составитель Г,Недактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюк Корректор, Л.Па Заказ 1891/44 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж-В 5, Раушская наб., д. 4/5 Г рои твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари