Система экстремального регулирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 19) Я 5 В О 05 ИОАН ОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТ к ов А.Б. мизации ы 111стремаль. 61 РП-П 2. ры, 1970(54) 57) 1, СИСТЕМА ЭКСТРЕМЛЛЬНОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая экстремальный регулятор и канал регулирования,состоящий из последовательно соединенных задатчика, регулятора соотношения, исполнительного механизма иобъекта регулирования, а также двухключей, причем к первому и второмувходу задатчика соотношения подключены соответственно первый и второйвходы объекта, первый ключ соединяет выход объекта с входом экстремаль.ного регулятора, а второй ключ соеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Казакевич В.В., РодСистемы автоматической оптиМ., 1977, с. 231.2. Поиск экстремума. ТруВсесоюзного симпозиума по эным задачам. Томск, 1969, с(прототип) .3. Приборы регулированияТехническое описание, Чебоксс. 11 - 14. диняет выход экстремального регулятора с вторым входом регулятора.соотношения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования и расширения области применения путем использования одного экстремального регулятора для оптимизации одновременной работы нескольких объектов, в систему введен блок распределения каналов, а в канал регулирования каждого объекта введены третий ключ, интегратор, блок умножения, пороговое устройство 1 и схема запрета, причем выход блока распределения каналов подключен к управляющему входу первого ключа и через схему запрета - к уп- Е равляюшим входам второго, третьего ключей и регулятора соотношения, выход третьего ключа подключен через интегратор к пороговому устройству С и к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с вто- ф рым входом задатчика соотношения, а выход блока умножения подключен к управляющему входу задатчика соотношения, выход порогового устройства соединен с сигнальным входом схемызапрета.10 б 8890 5 10 15 20 2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что экстремальный регулятор содержит последовательно соединенные предварительный усилитель, формирующее устройство, запоминающее устройство, сумматор, усилитель приращения, четвертый ключ, второе пороговое устройство и триггер реверса, а также автоколебатель. ный генератор, два ждущих мультивибратора и схему формирования выходного импульса, причем выход фОР- мирующего устройства соединен с вторым входом сумматора, выход автоколебательного генератора соединен с входами двух ждущих мультивибраторон с управляющим входом четвертого ключа и с первым входом блока распределения каналов, выход первого ждущего мультивибратора соединен с управляющим входом запоминающего устройства,. а выход второго ждущего мультивибратора подключен к нторому входу блока распределения каналов и к первому входу схемы формирования выходного импульса, второй вход которой соединен с первым выходом триггера реверса и с третьим нходом блока распределения каналов, четвертый вход которого соединен с вторым входом триггера реверса, выход схемы формирования выходного импульса подключен к выходу экстремального регулятора, а вход предварительного усилителя соединен с .входом экстремального регулятора. 1Изобретение относится к экстре,мальному регулированию и может бытьиспользовано в системах автоматичес.кой оптимизации соотношения компонентов,Известна система экстремальногорегулирования (СЭР) для оптимизациисоотношения компонентов, в которойимеются контур стабилизации соотношения компонентов и контур оптимизации соотношения, причем контурстабилизации осуществляет грубуюнастройку соотношения, а контур оптимизации - точную настройку на оптимальное соотношение путем измененияустановки задатчика соотношения.В такой СЭР на динамику поискаоказывают влияния динамические ошибки системы регулирования соотношения, что ухудшает и затягивает про-,цесс оснащения экстремума.Наиболее близкой к предлагаемойявляется система экстремального ре 3. Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок распределения каналов содержит счетчик, схему разрешения, два регистра, две схемы сравнения, триггер и счетчик- распределитель каналон, причем выход счетчика соединен с первым входом схем разрешения и с первым входом первой схемы сравнения, вторые входы которых подключены к второму входу блока распределения каналов, подключенного третьим входом к треть ему входу схемы разрешения, четвертый вход которой соединен с выходом триггера, а первый и вторые выходы схемы разрешения соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго регистров, управляющие входы которых подключены к выходу первой схемы сравнения, а выходы, регистров соединены с соответствующими входаь" второй схемы сравнения, второй выход второго регистра подключен к третьему входу первой схемы сравнения, выход второй схемы сравнения подключен к первому входу, триггера, второй вход которого соединен с входом счетчика-распределителя каналов и с выходом перной схемы сравнения, четвертый вход блока распределения каналов соединен с третьим входом триггера и с вторым входом счетчика, первый вход которого подключен к первому входу блока Расрределения каналов, соединенного выходами с соответствующими выходами счетчика-распределителя каналов,2гулирования, содержащая экстремальный регулятор и канал регулирования, состоящий и з последов ательн о соединенных эадатчика, регулятора соотношения, исполнительного механизма и объекта регулирования, а также двух ключей, причем к первому и второму входу задатчика соотношения подключены соответственно первый и второй входы объекта, перный ключ соединяет выход объекта с входом экстремального регулятора, а второй ключ соединяет выход экстремального регулятора с вторым входом регулятора соотношения 1) - 3)Недостатками известной системы янляются ее работа в режиме непрекра. щающегося поиска и невозможность использования одного экстремального регулятора для оптимизации нескольких объектов.Цель изобретения - увеличение точности регулирования и расширение1068890ны к второму входу блока распределения каналов, третий вход которого подключен к третьему входу схемы разрешения, четвертый вход которой соединен с выходом триггера, а первый и вторые выходы схемы разрешения соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго регистров, управляющие входы которых подключены к выходу первой схемы сравнения, а выходы регистров соединены с соответствующими входамивторой схемы сравнения, второй выходвторого регистра подключен к третьему входу первой схемы сравнения, выход второй схемы сравнения подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с входомсчетчика-распределителя каналов и с выходом первой схемы сравнения, четвертый вход блока распределения каналов соединен с третьим входом триггера и с вторым входом счетчика, первый вход которого подключен к первому входу блока распределения каналов, выходы которого соединеныс соответствующими выходами счетчикараспределителя каналов.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой системы экстремального регулирования; на фиг. 2 и 3 циклограмьи работы системы.Система экстремального регулирования содержит экстремальный регуля.тор 1, каналы 2 регулирования для каждого объекта, каждый,из которых содержит задатчик 3 соотношения ведущей К., и ведомой К 2 компонент с заданным соотношением компонент Й, регулятор 4 соотнсиаения, который .выполнен по известной схеме, испол-нительный механизм 5, объект 6 регу входом триггера реверса, выход схемыформирования выходного импульса подключен к выходу экстремального регулятора, а вход предварительного 55 усилителя соединен с входом экстремального регулятора.Блок распределения каналов содержит счетчик, схему разрешения, два регистра, две схемю сравнения, триг гер и счетчик-распределитель каналов,буричем выход счетчика соединен с первым входом схемы разрешения и с первым входом первой схемы сравнения, вторые входы которых подключе лирования, первый 7 и второй 8 ключи, блок 9 распределения каналов, третий ключ 10, интегратор 11, блок 12 умножения, пороговое устройство 13 и схему 14 запрета.Экстремальный регулятор содержит предварительный усилитель 15, фоомирующее 16 и запоминающее 17 устройства, сумматор 18, усилитель 19 приращений, ключ 20, пороговое устройство 21, триггер 22 реверса, автоколебательный генератор 23, два ждущих мультивибратора 24 и 25, схему 26 формирования выходных импульсов.Блок 9 распределения каналов содержит счетчик 27, схему 28 разрещения записи, регистры 29 и 30, первую 31 и вторую 32 схемы сравнения, триггер 33 и счетчик-распределитель 34 каналов.Система работает следующим образом.При оптимизации соотношения в одном из каналов блок 9 распределения, каналов, подавая сигнал на управляю 10688900 щий вход ключа 7, соединяет выходобъекта 6 через ключ 7 с входом предварительного усилителя 15 экстремального регулятора.При отсутствии сигнала с выходапорогового устройства 13 на.схему14 запрета сигнал с выхода обегающего устройства проходит на управляющий вхрд ключа 8, что приводит кего замыканию. При этом сигнал свыхода схемы 26 формирования выходных импульсов экстремального регу"лятора проходит на второй вход Регулятора соотношения. Одновременносигнал с, выхода обегающего устройства поступает на управляющий вход регулятора 4 соотношения и управляющий вход ключа 10 через схему 14запрета. При этом, ключ 10 замыкает-.ся, а регулятор соотношения переходит в режим, при котором сигналынаего выходе повторяют сигналы на еговтором вхоце. В этом режиме экстремальный регулятор производит поиск,непосредственно воздействуя. на исполнительный механизм, а в задатчиксоотношения дополнительно к заданному соотношению компонентов с пода ется поправка дд с выхода блока12 умножения, учитывающая фактическое соотношение компонентов, имеющее место в результате поиска экстремума,По окончании поиска в первом канале блок 9 распределения каналовснимает сигнал с устройств, на. которые он подавался ранее. При этомвход и выход экстремального регулятора 1 отключаются от выхода объек-та 6 и от второго входа регулятора4 соотношения. Регулятор 4 соотношенияпереходит в режим работы с первого входа, т,е. к работе в режимеСтабилизации соотношения, задаваемого скорректированным задатчикомсоотношения. Размыкание треТьегоключа 10 приводит интегратор 11 в 45режим запоминания найденной поправки. Коррекция величины поправки приизменении величины компонент осуществляется с помощью блока 12 умножения.50Максимально допустимая величинапоправки да определяется пороговымустройством 13. При превышении сигнала на входе порогового устройствапорога срабатывания с выхода порогового устройства поступает сигнал насхему 14 запрета. Это приводит к снятию сигнала обегак 1 щего устройствас устройств .4, 10 и 8 и к переходусистемы в режим стабилизации соотношения,60На фиг. 2 приведена циклограмма,иллюстрирующая работу системы экстремального регулирования, где показано: 1 - значение компоненты К;2 - значение компоненты К, 3 - сиг нал на выходе задатчика соотношения;4 - сигнал на выходе интегратора;5 - сигнал на выходе устройства перемножения; 6 - величина зоны нечувствительности системы регулирования соотношения; 7 - сигнал на выходе схемы запрета; 8 - сигнал на выходепорогового устройства) 9 - сигнална выходе рлока распределения каналов 10 - выходной поисковый сигналэкстремального регулятора.На фиг. 2.4 пунктиром показаныпороги срабатывания порогового устройства; на фиг. 2.5 - пороги сраба" тывания порогового устройства, приведенные к выходу устройства перемножения, т.е. границы расширенной эоны поиска экстремального регулятора (зоны нечувствительности системы регулирования соотношения) . Величина этой зоны пропорциональна проиэведению величины порога срабатывания порогового устройства на величину оптимизнруемой компоненты К 2, т,е. при постоянном пороге срабатывания порогового устройства величина зоны нечувствительности системы регулирования соотношения уменьшается с уменьшением расхода компоненты К.В начальный промежуток времени ОйМА в первом канале происходит работа систевы регулирования соотношения. и не производится экстремального поиска, Зона нечувствительности регулятора соотношения имеет номинальное (небольшое) значение.Выходной поисковый сигнал экстремального регулятора не оказывает влияния на регулируемую компоненту.В момент времени 1=А обегающее устройство подключает к первому каналу экстремальный регулятор. При этом эона нечувствительности системы регулирования соотношения увеличивается до значения, показанногоза фиг. 26. Поисковые сигналы экстремального регулятора (фиг. 210) вызывают изменение компоненты К (фиг. 2.2) в направлении приближения к экстремуму, в связи с чем для показанного на графике случая в интервале Ас 1 сБ реверса не происходит.Каждое изменение компоненты К 2 приводит к появлению сигнала рассогласования на выходе задатчика соотношения, Сйгнал рассогласования вызывает изменение напряжения на выходе интегратора (Фиг. 2.4), который вместе с устройствомперемножения находится в цепи отрицательной обратной связи задатчика соотношения.В процессе поиска происходит изменение поправки задания соотношения ьК. В показанном на фиг, 2 случае в процессе поиска к моменту времени 1=Б величина поправки аК 1 выходит на границу эоны нечувствительности,в результате чего происходит отключение экстремального регулятора и передача управления регулятору соотношения, Как вйдно из фиг. 2, в промежутке Б(ИВ происходит работа регулятора соотношения с уменьшенной (номинальной) зоной нечувствительности. В момент времени 1=В блок 9 распределения каналов отключает экстремальный регулятор от первого канала.Предположим, что в некоторый мо,мент времени 1=Г, когда блок распределения каналов еще не подключил экстремальный регулятор к первому .каналу, начинает происходить уменьшение величины стабилизируемой компоненты К 1 тогда регулятор соотношения начинает уменьшать компоненту К.Сигнал поправки установкидК также начинает уменьшаться, вследствие чего найденное оптимальное соотношение приблизительно остается в оптимальном значении (фиг. 2.5).На фиг. 3 приведена циклограмма,иллюстрирующая работу экстремального регулятора и блока распределения каналов, где обозначено: 1 - выходное напряжение автоколебательного генератора 23; 2 и 3 выходные сигналы первого 24 и второго 25мультивибраторов; 4 - сигнал на выходе усилителя 19 приращения; 5 сигнал на:выходе триггера 22 ревер са," б - процесс счета импульсов в счетчике 27 (условно); 7 и 8 - процесс изменения содержимого первого 29 и второго 30 регистров; 9 - сигнал на выходе первой схемы 31 сравнения; 10 - сигнал на выходе тригге.ра 33; 11 - сигнал на выходе схемы 32 сравнения; 12 и 13 - выходной сигнал на первых двух каналах счетчика-распределителя 34 каналов.Экстремальный регулятор работаетследующим образом.Входной сигнал усиливается предварительным усилителем 15, в формирующем устройстве 16 вырабатываются сигналы, пропорциональные производным от входного сигнала. далее сигнал в некоторые моменты времени запоминается в запоминающем устройстве 17. В последующие моменты времени сигнал, запомненный в устройстве 17, сравнивается с сигналом на выходе формирующего устройства 16 в сумматоре 18 и разностный сигнал подается на усилитель 19 приращений. Далее сигнал поступает на ключ 20Если в момент открытия ключа сигнал нв выходе устройства 19 отрицательный, то произойдет срабатывание порогового устройства 21, выходной импульс которого вызовет переброс триггера 22 реверса в противоположное положение. На выходе триг. гера реверса формируется сигнал,соответствующий текущему положениютриггера реверса. На втором выходеформируется импульс в момент переброса триггера, Сигнал с первоговыхода триггера 22 поступает в схе"5 му 26 формирования выходного импульса и в схему 28 разрешения записи.Сигнал с второго выхода этого триггера поступает в первую схему 31сравнения и счетчик 27, осуществляя10 сброс счетчика на нуль. Основным тактирующим элементом экстремальногорегулятора является автоколебательный генератор 23. Своим выходным им-,пульсом он открывает ключ 20, а зад 15 вим фронтом своего выходного импульса запускает ждущие мультивибраторы24 и 25 и записывает еще одну единицу в счетчик 27. Ждущий мультивибратор 24 на время своего выходногоимпульса обеспечивает слежение. величины напряжения на выходе запоминающего устройства за сигналом на выходе формирующего устройства, Приэтом напряжение на входе усилителяприращений равно нулю, С окончаниемвыходного импульса,ждущего мультивибратора 24 в запоминающем устройстве Фиксируется значение выходногонапряжения. Выходной импульс ждуще"го мультивибратора 25 поступает всхему 26 формирования выходных импульсов, в схему 28 разрешениязаписи и во вторую схему 32 сравнения. В схеме 26 формирования выходных импульсов Формируются импульсы,З 5 которые, будучи поданными на второйвход регулятора соотношения, вызовутперекладку исполнительного механизма, причем длительность перекладкиопределяется длительностью выходного40 импульса мультивибратора 25, а направление перекладки - положениемтриггера 22 Реверса.Схема 28 разрешения записи осуществляет запись в первый 29 или вто45 рой 30 Регистры в зависимости от по"ложения триггера 22 реверса. В сост"ветствующий регистр записывается текущее состояние счетчика 27 в момент окончания выходного импульсамультивибратора 25. Сравнение содержимого регистров 29 и 30 осуществляется первой схемой 31 сравнения вмоменты переброса триггера реверса.При равенстве содержимого регистровсхема сравнения вырабатывает импульс,взводящий триггер 33, выходной сигнал последнего поступает на схему28 разрешения записи и блокирует за-пись,Вторая схема 32 сравнения осуще 60 ствляет сравнение содержимого старших разрядов одного иэ регистров(беэ одного младшего разряда), например второго, с содержимым счетчика27 в момент окончания выходного им 65 пульса мультивибратора 25.1068890 Вых. Зад.СООЛНОШЕн Вих. иНОСЕг При равенстве, которое наступаеткогда в счетчике записано число А,равное- если В четноеЬ А-.если В нечетное где В ; содержимое регистра,вторая схема 32 сравнения вырабатывает импульс,который сбрасывает фтриггер 33 и, поступая на счетчикраспределителЬ 34 каналов, вызывает Вых.уссяройс ссср ссереМиакеинн 3 ОНП НЕчуЬп ЬЬссавносии СиСЛ саОсссоэвнйяигнал нОЬСКОдЕ НВых ПУВых БУВвсхЗР переключение этого устройства наследующий канал, оставляя при этомна предыдущем канале исполнительныймеханизм приблизительно в серединезоны поиска, т.е, в положении, сост"ветствующем экстремальному значению. Предлагаемая система позволяетувеличить точность регулирования иуменьшить потери на поиск, что зна чительно повысит экономичность систем автоматической оптимизации соот 1ношения компонентов.1068890 1 2 3 р 3 Составитель П. Кудрявцевтор А.Козориз Техред И.Тепер Корректор А.Зимокосо 14 бЗ/42 Тираж 846 ВНИИПИ Государствейног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРоткрытийушская наб д. 4/5 акаэ 7 о 9 6 и 18 илиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,