Устройство управления инерционным объектом

/02, 1980, тво СССР /00, 1976 НИЯ ИНЕРЦИ знацено для х управлени мф,(Я М Я 1 тройства являетсяность упрд:ления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕКИям И отНР 1 типРИ Гннт сссР ПИСАНИЕ ИЗОБР(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛНЬМ ОБЪЕКТОМ(57) ИзоЬретение предниспользования в систем Изобретение предназначено для работы в системе управления нагрево может Ьыть использовано в металлургии и химической промышленности,Известно устройство, содержащее Ьлок задания начальных условий, соединенный через перьый ключ с моделями оЬъекта, входы которых сое" динены церез вторые ключи с соответствующими источниками постоянного напряжения, а выходы через Ьлоки вычисления критерия оптимальности соединены с оЬъектом, и Ьлок синхронизации, соединенные первым и вторым ключами.Недостатком уснедостаточная тоцнагревом. нагревом и может быть использованов металлургии, химической промышленности. Цель изоЬретения - повышение точности управления; Цель достигается за счет введения в устройство Ьлока формирования управляющих воздействий и Ьлока задания состояния объекта, а также целенаправ-.ленного переЬора значений управляющего воздействия, управления с учетом будущего прогнозируемого состояния объекта управления на одининтервал управления вперед, уменьшения количества моделей объектауправления до одной. 5 ил,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является квазиоптимальный регулятор,содержащий Ьлок задания начальных условий, соединенный через первый ключ с моделями объекта, входы которых соединены через вторым ключи с соответствующими источниками постоянного напряжения, а выходы,через блоки вычисления критерия оптимальности соединены с логическим блоком, выход которого соединен с объектом, Ьлок синхронизации, соединенный с первым и вторым ключами, третий ключ, вход каждой модели объекта соединен через третий ключ с выходом модели регулятора, один вход которого соединен с выходом модели оЬъектаа второй вход соединен с задатчикомвыходной величины объекта, а один из выходов блока синхронизации соеди нен с одним из входов третьего ключа.. Недостатком известного квазиоптимального регулятора является недостаточная точность управления.Цель изобретения - повышение точности управления.Это достигается за сче 1 включения в устройство блока формирования управляющих воздействий, блока задания состояния объекта, вход которого подключен к выходу "Цикл" блока синхронизации и к первому управляющему входу блока формирования управляющих воздействий, а выход - к второму информационному входу Ьлока формирования управляющих воздействий, первый информационный вход которого подключен к выходу модели объекта управления, а первый и второй выходы подключены .соответственно к входу объекта управления и к первому информационному входу модели объекта управления, а второй, третий, четвертый управляющие входы подключены соответственно к выходу "Пуск" блока синхронизации и к первому управляющему входу модели объекта управления, к выходу "Останов" Ьлока синхронизации и к второму управляющему входу модели объекта управления, к выходу "Сброс" блока синхронизации, выход"Исходное положение" которого под. ключен к третьему управляющему вхо. ду модели объекта управленйя, второйинформационный вход которой подключен к выходу объекта управления, а четвертый и пятый управляющие входы " соответственно к выходам "Запись начальных условий объекта"и "Запись начальных условий модели объекта управления" блока синхронизации.Объект управления описываетсясистемой обыкновенных дифференциаль" ных управленийх=а я (х) х, +а,г (х,) х +Ф 4. +а 3 (х ) хЗ +11 (х)Охга ь (х,) х +агг хг +адхз 1) Х =д 3 (Х ) Х +а Хг +д з Х,3 где х, хг, х " выходы объекта управления, определяющие его состояние;55 Точность управления оцениваетсяошибкой управленияД)г гмЕ (Е;,г )=хг ад(1 )-х(Е )где хз И,+г) - заданное значениевыхода объектауправления при(1 Е +х (1, ) - решение дифферен"циальных уравнений,модели объекта уп"равления на интер-вале управленияаг (х) ду(Х 1) д (Х)а ,(х) - переменные коэффициентыуравнений (1);г,д,д " стонне козффициенты уравнений(1),Б - управляющее воздействие,Модель оЬъекта управления (1)адекватна объекту управления. Навеличину управляющего воздействияналожено ограничение15О "- 11 макоУправляющее воздействие определяется следующим оЬразом.Предположим, что известно значение управляющего воздействия20 У(с,), действующее на интервале управления (с;,6,), = 0,1,2,Необходимо определить значение управляющего воздействия 11(с) для+интервала управления (с;.,с+г).Уравнения модели объекта управления (1) решаются для интервалауправления (с;, с;+,) при О(,)и начальных условиях хк,ч =х к(С,)Е = 1,2,3, определяемых состоянием30 объекта управления в момент времени1=с,. Решение уравнений модели объекта управления прогнозирует состояниеоЬъекта управления на момент времени 1=с; . Затем уравнения моделиобъекта управления решаются для интеРВдлд УПРдвления (1+ 1 +г) при1О(с 1 ) 1 2 Офс,кои члы40 ловиях хкна =хк,(1,+,Решенйе уравнений (1) прогнозируетсостояние объекта управления на момент времени 1=6+г при Б (с )1755262 назначена для прогнозирования состояния оЬъекта управления. Блоксинхронизации 5 предназначен длясинхронизации работы всех блоковустройства путем выдачи команд.Блок синхронизации 5 подаетследующие команды: по первому выходу Ьлока 5 на вход блока 2 и напервый вход блока 3 проходиткоманда "Цикл"; по второму выходублока 5 на второй вход блока 3 проходит команда "Сброс"; по третьемувыходу Ьлокв 5 на третий вход блока3 и на второй вход Ьлока 4 проходиткоманда "Пуск"; по четвертому выходу Ьлока 5 на четвертый вход блока3 и на первый вход блока 4 проходит команда "Останов"; по пятомувыходу блока 5 на третий вход блока4 проходит команда "Исходное поло-.жение"," по шестому выходу блока 5 начетвертый вход блока 4 проходиткоманда "Запись начальных условийобъекта"; по седьмому выходу Ьлока5 на пятый вход блока 4 проходиткоманда "Запись начальных условиймодели объекта управления",Устройство работает следующимобразом.Блок синхронизации 5 обеспечиваетформирование импульсов " команд вопределенной временной послеповательности в течение циклаВ момент времени с; Ьлок синхронизации 5 вырабатывает импульс ."Цикл", который переписывает кодиз регистра 11 в ЦАП 9, устанавливает значение х д(с;+) на выходеблока задания состояния объекта 2.Сигнал управления О( (с;) поступает с выхода ЦАП 9 на вход объектауправления 1, а ха(с;) навторой информационйый вход Ьлока 5.Импульс "Цикл" устанавливаеттриггер 15 блока 3 в единичное состояние, разрешающий сигнал с триггера 15 поступает на первый электронный ключ 13 и открывает его дляпрохождения О( (с;) на усилитель(ю16, на втором выходе блока 3 устанавливается напряжение О=О П 1(с).Одновременно с импульсом "Цикл"формируется сигнал "Запись начальных условий объекта" В результатедействия этого сигнала в АЗУ 23,24, 25 блока 4 запишутся значениях к(с,) иследовательно начальныеусловия йа интеграторах 26, 27, 28,Блок синхронизации 5 выдает команду "Пуск", по которой запускаетсямодель объекта управлений 4. Модель5объекта 4 решается при начальныхусловиях, определяемых состояниемобъекта управления 1 в момент времени с=с ха = хк(с;) и управления О 1"1(с,), и = 1 Т.Решение уравнений модели объекта(4) определяет состояние объектауправления 1 для момент временис=с+,. Решение модели оЬъекта управления в блоке 4 длится е гдеЛс ( Ьс/1+ п, и- разрядность ЦАП.Через с с после импульса "Пуск"появляется импульс "Останов", врезультате действия которого останавливается решение уравнений модели объекта 4, триггер 15 устанавливается в нулевое состояние, обеспечивая тем самым закрытие ключа 13,открытие ключа 14 ипрохождениесигнала с выхода преобразователя25 12 на вход усилителя 16,После останова формируется импульс "Запись начальных условиймодели объекта управления", в соответствии с которым данные с выхо"30 да блоков 26,27,28.х (с;+,) записываются соответствеййо в .первый,Жвторой, третий блоки АЗУ 23, 24, 25.Затем блок 5 выдает импульс"Исходное положение", в соответствии35 с которым интеграторы 26, 27, 28блока 4 возвращаются в исходноесостояние с начальными условиямим и=хк,(с),Блок 5 формирует импульс "Сброс"40 который оЬеспечивает обнуление ре-,гистра 11, установку рагпределителяимпульсов 19 в исходное состояние,На выходе усилителя 16 устанавливается сигнал О( (с ) = в ,О45 + 2 макеПосле импульса "Сброс" устройство управления вновь готово к поискуитераций управления для интервалауправления (с;)При поиске управления для интервала управления (с; с+ ), импульсы "Сброс", "Запись начальных условиймодели объекта управления", "Запись55начальных условий объекта" блоком 5не формируются.Блок 5 выдает команду "Пуск",запускает интеграторы 26, 27, 28блока 4 и подготавливает цепь дляжение" которого подключен к третье= му управляющему входу модели объекта управления,: второй информационный вход которой подключен к выходу объекта управления, а четвертый и пятый управляющие входы - соответственнок выходам "Запись начальных условийобъекта" и "Запись начальных условиймодели объекта управления" блокасинхронизации.1755262 Фиг. Хвитель Н.Нико М.Мо гентал Соста лаеведактор И.Касарда Техред р К Л:Лорректор Л:Лукачт ае та е ееее а ееееее ственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Произ Заказ 2893РцИИПИ Государственного комитета11303 5, Москва,Подписно по изобретениям и -35, Раущская наб. ытиям при ГКНТ СССР 4/5