Самонастраивающаяся система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 119 04 С 05 В 13 РЕТЕНИЯВУ САНИЕ МУ С 8 ИДЕТ 8 ТО задатчика черезщий блок и исполвоздействует на,и поступает на оумножения.Выходпоступает на втоВыходной сигналрез инерционноетретий вход суммный вход первогоВыходной сигнал вертыи вхоионный вхоания. Коэффзменяется на ч форм паздь дели рои вход блока умсигнала второгоой обратной свяго поступают выхго блока запаздыгулирования, Вредели изменяетсяуправляющие входблоков запаздывала первого блокаратной связи, надаются выходныека запаздывания,ния и инерционно к го звена. 1 з.п. ф-лы,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Одесский технологический институт пищевой промьппленности им. М,В.Ломоносова(56), Авторское свидетельство СССР 9 301689, кл. С 05 В 17/00, 1969.Авторское свидетельство СССР Р 579597, кл. С 05 В 13/02, 1976.Авторское свидетельство СССР У 830295, кл. 6 05 В 11/01, 1979. (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к энергетической, химической ипищевой промышленности и может найти применение при управлении объектами, например молотковыми дробилками. Осуществляется компенсация влияния изменения величин коэффициента передачи и времени запаздывания за счет изменения коэффициента передачи и времени запаздывания модели объекта регулирования, включенной в обратную связь основно го контура регулирования системы Она состоит из блока. умножения, инерционного блока и первого блока запаздывания, В системе выходной сигнал сумматор, регулируюнительный механизмУ объект регулирования дин из входов блока ной сиги(л объекта рой вход сумматора. блока умножения чезвено поступает на атора и информационблока запаздывания. последнего поступает д сумматора и на инд второго блока заициент передачи мопутем подачи на втоножения выходного блока параметричесзи, на,входы котороодные сигналы первования и объекта ре- ф мя запаздывания.мо эа счет подачи на ы первого и второго ния выходного сигна- Я параметрической об- ФВЬ входы которого по- Эффи сигналы второго бло- ваваобъекта регулирова- (;ф;КГ Ь К - смешение времени сдвига.ивзаимокорреляционной функции,В,состав первого блока параметрической обратной связи входят первыйи второй элементы умножения 10 и 11,суммирующий элемент 12, инерционныйэлемент 13, интегрирующий элемент 14В состав второго блока параметрической обратной связи входят первый10 и второй детекторы 16 и 17, суммирующий элемент 18, инерционный элемент19 .и интегрирующий элемент 20. В качестве детекторов 16, 17 используются квадратичные детекторы,15 Система работает следующим образом.На выходе задатчика 21 формируется сигнал задания х(г.) - в общем случае стационарный центрированный слу-,чайный процесс. На выходе сумматора20 4 формируется сигнал ошибки Спреобразуя который регулирующий блок1 совместно с исполнительным механизмом 2 формирует управляющее воздействие Яй). Управляющее, воздействие25 ЯС) поступает на вход объекта регулирования 3, описываемого передаточной функцией где К (С) (.о- коэффициент передачи и время за-.паздывания объекта регулирования 3- коэффициенты ха. рактеристического уравнения объекта регулирования 3, - оператор Лапласа, объекта с передаПри этом приняты следующие обозначения: установленное значение 26 коэффициента передачи К объекта регулирования 3; установленное значение 27 времени запаздывания (,(й) объекта регулирования 3; графики переходных процессов 28, 29 настройки коэфФициента передачи К Й) и времени запаздывания 1 Й) модели объекта регулирования, х - выходной сигнал задатчика 21 ф у - выходной сигнал объекта регулирования 3;.1 - выходной сигнал инерционного блока 5; я - выходной сигнал первого блока запаздывания 6; и -выходной сигнал второго блока запаздывания 8; П - управляющее воздействие или .выходной сигнал исполнительного механизма 2, 3- выходные сигналы соответственно второго и первого блоков параметрической обратной связи; К - корреляционная Функция,- временной сдвигу К, - коэффициент усиления и время запаздывания объекта регулиСфрования 3, К, ( м - коэффициент усиления и время запаздывания модели,35 40 Ри на вход моделиточной функцией н45 1,) (р) - у ,ыз (Р)(2) где У (р), ЪР(р) - передаточные .функции инерционной и запаздывающей час тей модели объекта регулирования. 112Изобретение относится к энергетической, химической и пищевой промышленности и может найти широкое,при-. менение при управлении, технологическими процессами и машинами.Цель изобретения - повышение показателей качества регулирования системыНа Фиг. 1 представлена структурная схема системы; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип действия первого блока параметрической обрат- . гой, связи; на фиг. 3 - графики, поясняющие принцип действия второго блока параметрической обратной связи.Самонастраивающаяся система содержит регулирующий блок 1, исполнительный механизм 2, объект регулирования 3, сумматор 4, инерционный блок 5, первый блок запаздывания 6, блок умножения 7, второй блок запаздывания 8, первый блок параметрической обржгной связи 9, первый и второй элементы умножения 10 и 11, суммирующий элемент 12, инерционный элемент 13, интегрирующий элемент 14, второй блок параметрической обратной связи 15 первый и второй детекторы 16 и 17, суммирующий элемент 18, инерцион. ный элемент 19, интегрирующий элемент 20, задатчик 21, графики взаимо- корреляционных функций 22-25. Модель объектас изменяемым коэффициентом передачи Кь,(4)ки временем 55запаздывания Т) Я) образована последовательно соединенными блоком умножения 7, определяющим коэффициент пе.редачи К7, модели, инерционным(3)5где К (3,. - коэффициент передачи моИдели объекта регулирования,а - коэффициенты характерисМ( 10тического уравнения модели объекта регулирования;Л - выходной сигнал второгоблока параметрическойобратной .связи 15,15и первым блоком запаздывания 6 с передаточной функцией)оно И (д а) (4)20где ь (л ) - время запаздывания моде-.ли объекта регулирования,- выходной сигнал первогогблока параметрической25обратной связи 9;р - оператор Лапласа,е - основание натурального= а , то ошибка регулирования ЙЕ(р) = йр) 1.(р 2 - Ы,(р) + Ы(р)ио8(р) ( Кн( )(аы + 1-6) з,определяется только свойствами .инерционного блока. 5 и не зависит от запаздывания в объекте регулирования 3Благодаря исключению времени запаздывания 1(й) иэ замкнутого контура управления увеличивается устойчивость и качество переходных процессов в системе. Однако, если параметры К(й) иГ И) нестационарны,то условие (5) в общем случае не выполняется и выражение (6) оказывается неверным. Блоки параметрическойобратной связи 9 и 15 предназначеныдля настройки параметров соответст венно С(Я) и К при изменении 50во времени параметров (,(1) и .К(С) .Принцип работы, первого блока параметрической обраТной связи поясняется графиками, приведенными на фиг.2,Так как х(Т) - стационарный цент рированный случайный сигнал, то иУ(О р К р Ч(С) выходные сигналыобъекта регулирования 3, инерционного блока 5 и второго блока запаздывания 8 также стационарные центрированные случайные сигналы со взаимокорреляционными функциями где М в .символ операции математическогоожидания;К"- временной сдвиг.Если передаточная функция инерционного блока 5 соответствует передаточной функции инерционной части объекта регулирования 3, то графики. Функций КУо(5 и КУЮ(Т имеют вид симметричных кривых, максимумы которых имеют координаты соответственно (ачцтахКроЯ):7,1)Й(-, ) Я Ио":Кы й,)-.(4), и при Со(С) (.Ы(а) ранноудапены от точки= О. Графики функций КУЗи Куо3 при ; = Ь(А) имеют вид кривых соответственно .22 и 23 нафиг. 2, При= О, КуоКУО ф = О. Если(о(й) изменится (например, увеличится) на д(. р то максимумы функций К цо р Кщ (Т соответственно сместятся на Д, и функции КУ р Кю будут иметь вид кривых соответственно 24 и 25 на фиг. 2, т.е. в точке= О значения Функций отличаются друг от друга на величину а К о Н) -Ч (Х - . К но(о) (о (а),(д) Следовательно, величина дК характеризует отклонение времени запаздывания Сц(3) модели объекта регулирования от времени запаздывания(. (г) объекта Регулирования 3 и может быть использована для настройки времени запаздывания м (ЯД модели объекта регулирования при изменении времени запаздывания (о объекта регулирования 3.Первый блок параметрической обратной связи 9 работает следующим образом. Первый и второй элементы умножения 10 и 11 вычисляют соответственно произведения сигналов у(й)(С) и у(й)(1(с). Так как сигналы уИ) яИ) р (1(С) - стационарны, тоа К = М(у(а)8(о)( - М(у(п)ч(а- ы(у(а)8(п) - У(п)ч(а . (10)Разность уИ)я(С) - у(Й)Я формируется на выходе суммирующего элемента1241192 45 512, а оценка математического ожйдания ва интервале осреднения Т вычисляется инерционным элементом 13 с передаточной функцией 1" (Р) = Тиргде Т - постоянная времени инерционного элемента 13. Величина Т 1 выбирается в диапазоне Т, = 5.10 д, где- частота1 среза системы,Вычисленная на выходе инерционного элемента 13 оценка сигнала ЬКинтегрируется интегрирующим элементом 14; Сигналс выхода интегрирующего элемента 14 поступает на управляющие входы блоков запаздывания 206 и 8. ЗапаздываниеЯ ) изменяется до тех пор, пока сигнал д К не,станет равным нулю. При этом согласно(7) (8) и фиг2 ( м Й 1) = ЬоДля настройки коэффициента передачи К (Д), при изменении коэффициента передачи К И) объекта регулирования 3, предназначен второй блок.параметрической обратной связи ( 15),который работает следующим образом,Сигнал уИ) с выхода объекта регу-, лирования 3 и сигнал г(С) с выхода первого блока запаздывания 6 возводятся в. квадрат квадратичными детек- З 5 торами 16, 17. Выходные сигналы. детекторов 16, 17 поступают на входы суммирующего элемента 18, который .вычисляет их разность. Выходной сигнал суммирующего элемента 18 поступаО ет на вход инерционного элемента 19 с.передаточной функцией и(р) - - 11Т р+1 кгЯгде Т . - постоянная времени инер 49ционного элемента 19. На выходе инерционного, элемента19 формируется сигнал йР разности дисперсий сигналов уИ) и гИ) в со.ответствии с выражениями.Эу = М 1 у 2 И), Рг = М 1 г 2 (й), (11)ьР = Рз - Рс - М 1.у И). - И(а (а = Муф (а) - а 1(а)1. (12;Оценка математического ожидания . вычисляется инерционным элементом 19 на интервале осреднения Тз, который выбирается3Т = 510где ц) - частота среза системы.Сигнал ьР пропорционален разности коэффициентов передачи объекта регулирования 3 и его, модели Ко И) - К Й 4), что следует из следующих выражений:.а,ср 4даив(И) КИ(аи), (1 З)П - а; )И. (Я)БИ М)сЫ(14)огДео(3(2У,(1 Й) - пеРеДаточныефункции объектарегулирования 3и его модели вчастотной области;Би)( - функция спект ральной плотности управляющеговоздействия1) И)Так как статические коэффициенты передачи К, Км не зависят от частоты ь), а чистое запаздывание в блоке запаздывания 6 не влияет на величину дисперсии сигнала на его выходе, то выражения (13), (1.4) можно переписать в виде Ъ К, и; Ц(а.4. + 1)1 ( Би(иай+ 1)3.) аа( Йаа4 и(12)Сигнал ЬР интегрируется интегрирующим элементом 20 и, воздействуяна второй вход блока умножения 7,изменяет коэффициент передачи моделиобъекта регулирования до тех пор,пока сигнал 6 Р не станет равным О,При этом в соответствии с (12) и(17) К 1(Ц = К И).Постоянные времени интегрированияинтегрирующих элементов 14 и 20 определяют скорость настройки временизапаздывания и 1 и коэффициента передачи Кки 4 модели объекта регулирования,Из соображений устойчивости, процесса настройки коэффициента передачи . К модели объекта. регулирования, постоянную времени Тр интегрирующего элемента 20 следует выбирать из условия То = (4-. 5)х Я , где с- оценка .среднего значения времени запаздывания Со объекта регулированияс ф3. Оценку Ч:можно принять равной максимально возможному значению ( из всего диапазона изменения времени запаздывания Ч р (й) объекта регулирования 3.Величина сигнала дР (см. 17) ока 15 зывает влияние на процесс настройки времени: запаздывания Ь модели объекта регулирования. При д 0О, Юоценка аК (см, 10) зависит не только от разности Го(0 - Е( 3), но и от величины оценки сигнала Ь 0. Один .из возможных путей уменьшения этого влияния состоит в выборе постоянной времени Т,14 интегрирующего элемента 14 по величине, в 3-5 раз большей величины постоянной времени .Тщ интегрирующего элемента 20. При этом процесс настройки коэффициента .передачи Кы модели объекта регулирования заканчивается раньшепроцесса наст 30 ройки времени запаздывания Г модели объекта регулирования и не оказывает нанего влияния.Графики переходных процессов в блоках параметрической обратной связи 9 и 15, полученные путем моделирования на ЭВМ М, при указанныхсоотношениях постоянных времени интегрирующих элементов 14 и 20 и инерционных элементов. 13, 19 показаны на фиг. 3, где: 2 Ь - установленное зна- ф 0 чение К(с); 27 - установленное зна.чение Г(С);28 - график переходного процесСа настройки К 29 - график переходного процесса настройки Ф .Данная система была исследованапутем моделирования на ЭВМ, Результа-.ты моделирования (см, фиг. 3) показывают достаточно высокие быстродействие и точность процессов. настройки КмЯ) и к ., вследствие этого,50высокое качество управления, обеспечиваемое системой при изменяющихсяво времени К(й) и Ьр(С).Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 551. Самонастраивающаяся система,содержащая последовательно соединенные инерционный блок, первый блок запаздывания, сумматор, регулирующий блок,исполнительный механизм и объект регулирования, подключенный выходом квторому входу сумматора, соединенного третьим входом с выходом задатчика, а четвертым входом - с выходоминерционного блока, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повышения показателей качества регулирования системы, в ней дополнительно установлены блок умножения, первый ивторой блоки параметрической обратнойсвязи.и второй блок запаздывания,соединенный управляющим входом с выходом первого блока параметрическойобратной связи и с управляющим входомпервого блока запаздывания, информационным входом - с выходом первогоблока запаздывания и с первым входомвторого блока параметрической обратной связи, а выходом - с первым входом первого блока параметрическойобратной связи, подключенного вторымвходом к выходу инерционного блока,а третьим входом - к выходу .объекта.регулирования и к второму входу второго блока параметрической обратнойсвязи, соединенного выходом с первымвходом блока умножения, подключенноговторым входом к выходу исполнительного механизма, а выходом - к входуинерционного блока. 2, Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что первый блок параметрической обратной связи содержит первый и второйэлементы умножения, соединенные первыми входами между собой, а выходами - с первым и вторым входами суммирующего элемента, подключенного выходом через йнерционный элемент к входу интегрирующего элемента, причем вторые входы первого и второго элемента умножения, первый вход первого элемента умножения и выход интегрирующего элемента являются соответственно первым, вторым, третьим входами и выходом первого блока параметрической обратной связи,3. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с.я тем, что второй блок па,раметрической обратной связи содержит первый и второй детекторы, соединенные с первым и вторым входами суммирующего элемента, подключенного выходом через инерционный элемент к входу интегрирующего элемента, при 1241192 1 Очем входы второго и первого детекторов .и выход интегрирующего элементаявляются соответственно первым и вторым входами и выходом второ - го ,блока параметрической обратнойсвязи.1241192 Составитель Ю.ГладковТехредЛ.Олейник Корректор Л.Пилипенкоющ Редактор М.Бандура Тираж 836 . Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д.