Самонастраивающаяся система комбинированного регулирования

/00 1.14 С 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСН ре Р 6 льство ССС13/00, 198ство СССР13/00, 1986 ьСЯ СИСТЕМАИРОВАНИЯится к систеравления и модля управлебъектами, в вания нестацио характеристи 3 М фие ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР 1(57) Изобретение атномам автоматического ужет быть использованония технологическимичастности для регулирнарных по статической ке объектов, Функционирующих в условиях высокого уровня контролируемых шумов. Цель изобретения - расширение области применения системы.Система содержит измеритель рассогласования 1, регулятор 2, блок умножения 3, сумматоры 4,9,24, объектуправления 5, блок самонастройки 6,корректирующий Фильтр 7, датчик возмущения 8, блок 1 О интегрального среднего, который включает блок скользящего интегрирования, усилитель, управляемый ключ, блок памяти, блокзадержки. Блок интегрального среднего позволяет использовать в системерегуляторы как имеющие, так и неимеющие интегральной составляющей взаконе Формирования управления. 4 ил15117Изобретение относится к области систем автоматического управления и может быть использовано для управления технологическими объектами, в частности, для регулирования нестационарных по статической характеристике объектов, функционирующих в условиях высокого уровня контролируемых шумов. 10Цель изобретения - расширение области применения системы,На фиг. 1 и 2 представлены соответственно блок-схема и структурная схема системы; на Фиг. 3 - блок схема логических блоков, на Фиг. 4 блок-схема скользящего интегрирования,Система (Фиг.1. 2) включает следующие блоки: измеритель 1 рассогласования, регулятор 2, блок 3 умножения, сумматор 4, объект 5 управления, блок 6 самонастройки, корректирующий Фильтр 7, датчик 8 возмущения, сумматор 9, блок 10 интегрального среднего, блок 11 скользящего интегрирования, усилитель12, управляемый ключ 13, блок 14 памяти, блок 15 выделения модуля,блок 16 дифФеренцирования, блок 17 ЗОвыделения модуля, блок 16 дифференцирования, блок 19 выделения модуля,логические блоки 20-23, сумматор 24,блок 25 задержки, блок 26 выделениямодуля, блок 27 деления, управляемый ключ 28, блок 29 памяти, блок 30умножения.Блок-схема логических блоков 2023 системы включает компаратор 31,управляемый ключ 32, компаратор 33, 40управляемый ключ 34, компаратор 35,управляемый ключ 36, компаратор 37,.управляемый ключ 38.Блок-схема скользящего интегрирования (Фиг,4) содержит блок 39 за- д 5держки, сумматор 40, интегратор 41,На фиг. 1-4 приняты следующиеобозначения: 8 - задающее воздействиеЛУ(г;) - отклонение выходногосигнала объекта от задания С - управ ляющий сигнал, С - задание для первого логического блока; С- задание для второго логического блока,С- задание для третьего логического блока, Г - задание для четвер того логического блока, Г (С) - выход второго блока умножения, Э(1)выход первого блока умножения (управление, формируемое разомкнутым кон 34 4туром); Х, - основное контролируемое возмущение; Х(С) - вход объ-.екта по каналу управления, У - выход объекта управления; К(Г.) - выходной сигнал первого блока памяти,1 (1) - выходной сигнал третьего блока выделения модуля, АУ(С) - выходной сигнал первого блока выделениямодуля, У- выходнои сигналвторого блока выделения модуля; Ду (1)выходной сигнал четвертого блока выделения модуля; ДП- выходнойсигнал сумматора 24,Система состоит из разомкнутогоконтура управления по возмущению, замкнутого контура управления по отклонению, цепей самонастройки разомкнутого контура, цепей стабилизации коэфФициента передачи разомкнутой системы оЗамкнутый контур регулирования содержит последовательно соедИненныеблоки 1-5, охваченные отрицательнойобратной связью.Разомкнутый контур регулированиявключает последовательно соединенныеблоки 8,7, 4,5.Управляющими сигналами, формируемыми замкнутым и разомкнутым контурами, являются соответственно сигналы1, и Г . Цепи самонастройкиразомкнутого контура (Фиг,2) содержат блоки 15-23, 26. Цепи стабилизации коэффициента передачи разомкнутой системы включают блоки 8, 9,27-29,3.Система работает следующим образом,Разомкнутый контур формирует сигнал управления, пропорциональный величине основного внешнего возмущения Х . Для этого в блоке 27 Формируется сигнал отношения величин,пропорциональных входным переменнымХ и Х (1) объекта 5, который через управляемый ключ 28 поступает вблок 29 памяти. Сигналы, поступающиена первый и второй входы блока 27деления, пропорциональны на практике(применительно, например, к областихимической технологии) дозировкамсырья и реагента, Поэтому отношениесигналов, поступающее в блок 29 памяти, пропорционально отношению дозировок реагента и сырья, Запись выходного сигнала блока 27 деления вблоке 29 памяти производится тольков том случае, когда блок 6 самона(1)Мгде Т - величина интервала интегриирования.Выходной сигнал усилителя 12 0 будет определяться следующим выражением С"-) нЗапись сигнала П (г.) в блоке 14 памяти будет производиться только при поступлении управляющего сигнала С с блока 6 самонастройки. В этом слу 50 стройки выдает управляющий сигнална открытие ключа 28. Выходной сигнал К И) блока 29 памяти поступаетв блок 30 умножения, в котором формируется выходной сигнал 11 (С) разом 5кнутого контура. Таким образом, выходной сигнал датчика 8 умножаетсяв блоке 3 на некоторую величину К(С)(коэффициент передачи фильтра 7), которая между актами самонастройкикорректирующего фильтра 7 являетсявеличиной постоянной и хранится в блоке 29 памяти. При самонастройкефильтра 7 коэффициент передачи егоизменяется скачкообразно, так какпри наступлении следующего состоянияквазистатики объекта новое отношение входных сигналов блока 27 деления, пропорциональное текущему отношению дозировок реагента и сырья,пропускается через ключ 28 и запоминается в блоке 29 памяти. При работесистемы все изменения величины Х (С)будут в определенном соотношении, 25,равном коэффициенту передачи фильтра 7, отслеживаться величиной 0(1),Таким образом, корректирующий фильтр7 представляет собой пропорциональное звено с переменным коэффициентомпередачи, который имеет кусочно-постоянный характер,При использовании в качестве блока 2 регуляторов П, ПД, релейных идругих, не имеющих в законе формиро 35вания управления И-составляющей, еероль в системе будет играть выходнойсигнал блока 1 О интегрального среднего. Дпя этого сигнал ,(1) интегрируется на скользящем интервале, затем усиливается в К раз и через управляемый ключ 13 поступает во второйблок 14 памяти. Коэффициент усиления блока 12 определяется выражением45(1 О) Блок 20 служит для определения момента самонастройки, В блоках 21-23 проверяются условия квазистатики. Еслиусловие (7) выполняется, т.е. отклонение текущего интегрального среднегоот интегрального среднего, эапианного на предыдущем акте самонастройки фильтра 7 во втором блоке 14 памяти, превьппает заданную величинуС , и при этом объект находится всостоянии квазистатики, т,е. выполняются условия (8-10), то управляющий сигнал С проходит на выход четвертого логического блока и посту 34 6чае(г:) проходит ключ 13, записывается в блоке 14 памяти и поступает на входы сумматоров 4, 9 а также через блок 25 задержки на вход сумматора 24. Три указанных сумматора находятся в трех цепях прохождения и преобразования сигнала У (С). Первый канал включает блоки 9 и 7, Он слу" жит для формирования управляющего сигнала 11, разомкнутого контура управления. Второй канал - это связь выхода блока 14 с третьим (инверсным) входом сумматора 4, Он служит для безударной самонастройки фильтра 7.Третья цепь - связь выхода блока 14 (через блок 25 задержки) с вторым (инверсным) входом сумматора 24. Эта цепь служит для определения в сумматоре 24 отклонения текущего интегрального среднего, определяемого в блоках 11 и 12 от интегрального среднего, записанного в блоке 14 памяти. Выходной сигнал сумматора 24 анализируется затем в блоке б самонастройки.Рассмотрим работу блока 6 самонастройки, Выходные сигналы блоков 15, 17, 19, 26 описываются соответственно следующими выражениями:пает на управляющие входы ключей 13 и 28. При этом открываются ключи 13 и 28, пропускающие входные сигналы в соответствующие блоки 14 и 29 па 5 мяти, Время прохождения и обработки сигнала через цепь, включающую блоки 9, 27, 28, и записи в блоке 29 памяти должно быть меньше, чем вре" мя прохождения и обработки того же сигнала через цепь, состоящую из блоков 25, 24, 26, 20, В противном случае запись сигнала в блоке 29 памяти может не произойти, или в нем может быть записан искаженный сигнал, так как в результате нарушения условия, проверяемого в блоке 20, произойдет преждевременное закрытие ключа 28. Для согласования инерционностей указанных каналов служит блок 20 25 с априорно настраиваемым временем задержки. В результате акта самонастройки фильтра 7 в блоках 14 и 29 памяти будут записаны новые значения, соответственно интегрального среднего 25 сигнала П,(с) и коэффициента передачи разомкнутого контура К(й). При этом в момент самонастройки сигнал П (1) будет поступать на вход сумма 3тора 4 в составе сигнала П и на 30 вход этого же сумматора (с обратным знаком) с выхода второго блока 14 памяти. Этим обеспечивается безударная самонастройка коэффициента передачи фильтра 7, По завершении записи указанных сигналов в соответствующих блоках памяти выходной сигнал сумматора 24 становится равным нулю вследствие равенства сигналов, поступающих с разными знаками на его входы, В ре эультате этого нарушается условие, проверяемое в блоке 20, вследствие чего ключи 13 и 28 закрываются. На этом заканчивается данный акт самонастройки фильтра 7. При дальнейшей 45 работе системы интегральное среднее сигнала П, как основа результата реакции замкнутого контура системы на все виды воздействующих на объектФвозмущений проявляющихся в отклонеФ50 нии выхода У(1) объекта от задания, будет изменяться. При выполнении условия, проверяемого в блоке 20, и нахождении объекта в состоянии квазистатики выполняется новый акт само 55 настройки фильтра 7 и т.д.Величины С, С 1, Си Сз являются априорно настраиваемыми параметрами блока 6. Изменение величины текущего интегрального среднего с течением времени характеризует изменение характеристик канала управления и/или внешних условий Функционирования системы. Величина Ю,(1) в состоянии квазистатики характеризует степень несоответствия управляющего сигнала .Х(С) величине основного контролируемого возмущения Х (г.) в текущих условиях функционирования системы, Акт самонастройки фильтра 7 повышает качество компенсации на входе объекта возмущения Х (1) и, следовательно, качество работы всей системы в целом, так как часть возмущений, которая до этого проходила через объект, увеличивала дисперсию выходного параметра и нагружала обратную связь, будет скомпенсирована на входе его. Цепи стабилизации коэффициента передачи разомкнутой системы включают блоки 8,9,27-29 и 3. Указанные цепи позволяют решить задачу стабилизации коэффициента передачи разомкнутой системы, Обозначим: К- нестационарный коэффициент передачи объекта 5, К р - коэффициент передачи регулятора 2; К р,(С) - коэффициент передачи разомкнутой системы.Блок 3 умножения представим в виде усилителя, переменный коэффициент усиления которого заменяет .входной сигнал блока 3. Пусть С ,(1 1,2п) - моменты квазистатики объекта управления, в которые выполняется самонастройка фильтра 7; К Р, - коэффициент передачи разомкнутого контура системы.Для момента й . (1 = 1,2п,ео)Для С;: К (Е ) = К, (е., ) С, (12)где Г- некоторая величина,Тогда(13)В результате самонастройки коэффициента передачи Фильтра 7 в моментК,(Е; )К 4(Е.,) в , , (14)1т.е. в пределах некоторой допустимой погрешности система посредством блока 6 обеспечивает постоянство коэф 11 1511734 12подключенного выходом к управляющему ход корректирующего фильтра соединенвходу управляемого ключа, первый вы- с вторым входом второго сумматора.дактор есив оррект Васильев акаэ 590451 Тираж 788 НИИПИ Государственного комитета п 113035, Москва, Ж одписное КНТ СССР о изобретениям и открытия 35, Раушская наб д. 4/5 роиэводственно тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101