Адаптивное устройство для регулирования объектов с запаздыванием

Адаптивное устройство для регулирования объектов с запаздыванием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ I РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВА . НИЕМ, содержащее .первый экстраполятор и последовательно соединенные первый блок сравнения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с вы-. ходом бло.ка задержки, выход первого fS ff :л ..;: :Ч . ..J-- -5 Vi j экстраполятора подключен к входу первого исполнительного органа, о тличающеес-я тем, что, с -. . целью повышения точности регулиров-ания , в него введены задатчик, после ,довательно включенные второй фильтр низкой частоты, третий блок сравне: НИИ, третий фильтр низкой частоты, второй экст.раполятор, ограничитель, : второй иополиительный орган и сумматор , последовательно включенные блок определения, модуля, масштабиру: ющий. блок и четвертый блок сравнения, второй вход которого соединен с вы ходом задатчика, а выход - с вторым входом ограничителя, выход второг.р блока сравнения соединен с вторым . .входом третьего блока сравнения и (Л : входом второго фильтра низкой частоты , выход которого подключен через ,:первый экстраполятор к входу блока I (Определения модуля, выход первого исполнительного органа соединен с .вторым входом сумматора, подключен . ного своим выходом к входу блока задержки . . . , 4 00 СП со 4

COI03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

gI5I) G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

"(21) 3511552/18-24 (22) 25.11..82 (46) 23.09.83, Бюл. Р 35 (72) В. Н. Соловьев, В. П. Авдеев, Н. П. Лаушкин, В. В. Лопатин, Л. П. Мышляев и A. П. Горовой (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 62-50. (088. 8) (56) 1. Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. M., "Машиностроение", 1974, с. 214215.

2. Авторское свидетельство СССР, Р 699490, кл. G 05 B 13/02, 1978 (прототип).

:(54)(57) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЦЛЯ

1PEIVJIHPOBAHHII OBbEKTOB С ЗАПАЗДЫВА.НИЕМ, содержащее, первый экстраполятор и последовательно соединенные первый блок сравнения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с вы- . ходом блока задержки, выход первого

ÄÄSUÄÄ1043594 . А экстраполятора подключен к входу первого исполнительного органа, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены задатчик, после . довательно включенные второй фильтр низкой частоты, третий блок сравнения, третий фильтр низкой частоты, второй экстраполятор, ограничитель, второй исполнительный орган и сумматор, последовательно включенные блок определения модуля, масштабиру.ющий. блок и четвертый блок сравнения, : второй вход которого соединен с вы::ходом задатчика, а выход — с вторым входом ограничителя, выход второго блока сравнения соединен с вторым . ж .входом третьего блока сравнения и входом второго фильтра низкой частоты, выход которого подключен через . ..первый экстраполятор к входу блока С . определения модуля, выход первого

- исполнительного органа соединен с вторым входом сумматора, подключен...: ного своим выходом к входу блока задержки. СР

4а

1043594

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для управ-. ления общетехническими объектами, содержащими значительные запаздывания и подверженными влиянию неконт- 5 ролируемйх возмущений с существенно нестационарными статистическими свойствами.

Динамика объекта по каналам регулирования описывается передаточной 10 функцией

Т + 1

P где Š— коэффициент передачик

T - постоянная времени инерции; С вЂ” время чистого запаздывания.

Исполнительный блок содержит два исполнительных органа, один из которых является более быстродействующим., но с меньшим диапазоном действия, чем у медленнодействующего исполнительного органа. Время запаздыванияи коэффициенты передачи исполнительных органов одинаковые. Примером такого рода объектов могут служить некоторые агрегаты прокатного произ-. водства.

Для обеспечения инвариантности регулируемой координаты от внешних сил известен регулятор, содержащий последовательно включенные первый блок сравнения, обратную модель объекта без учета запаздывания, второй блок сравнения и блок задержки,,выход которого соединен с втор 35 входом второго блока задержки (1 3.

Однако этот регулятор не обеспечивает высокой точности регулирова- ния при действии высокочастотных возмущений. 40

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является адаптивное устройство, содержащее, первый экстраполятор и последовательно соединенные первый блок срав-. 45 нения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель. объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задержки, выход первого экстраполятора подклю- 5О чен к входу первого исполнительного органа. При работе устройства сигнал об ошибке регулирования с выхода первого блока сравнения поступает: на фильтр низкой частоты, где подавляется высокочастотная измеритель ная поМеха, а затем на обратную модель объекта без учета запаздывания.

Выходной сигнал обратной модели объекта вычитается во втором блоке сравнения из выходного сигнала блока Ю задержки о величине управляющего воздействия,,задержанного на интер-. вал времени запаздывания, в результате чего получается сигнал о запаздывающей оценке идеального управления.

Этот сигнал экстраполируется на предстоящий момент управления и подается на исполнительный орган, (2 ).

Недостаток известного регулятора заключается в низкой точности регулирования из-за.низкого быстродействия исполнительного органа. целью изобретения является повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий первый экстраполятор, последовательно включенные первый блок сравнения, первый фильтр низкой частоты, обратную модель объекта и второй блок сравнения, второй вход которого соединен с вы ходом блока задержки, выход экстраполятора подключен к входу первого исполнительного органа, введены задатчик, последовательно включенные второй фильтр низкой частоты, третий блок сравнения, третий фильтр низкой .частоты, второй экстраполятор, ограничитель, второй исполнительный орган и сумматор, последовательно включенные блок определения модуля, масштабирующий блок и четвертый блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика, а выход - с вторым входом ограничителя, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом третьего блока сравнения и входом второго фильтра низкой частоты, вы- .ход которого подключен через первый экстраполятор к входу блока определения модуля, выход первого испол- . нительного органа соединен с вторым входом сумматора, подключенного сво- им выходом к входу блока задержки.

В предлагаемом адаптивном устройстве сигнал об оценке идеального управляющего воздействия расщепляется на низко- и высокочастотную:составляющие, которые экстраполируются и направляются на реализацию соответственно в медленно- и быстродей-. ствующий исполнителъные органы.

В результате повышается точность регулирования. Кроме того, адаптируется эона ограничения сигнала о высокочастотном управляющем воздействии в зависимости от величины сигнала о низкочастотном управляющем воздействии, что дает возможность ограничивать ресурсы на управление.

На чертеже приведена блок-схема, предлагаемого. устройства, - Адаптивное устройство для регулирования объектов с запаздыванием содержит первый блок 1 сравнения, первый фильтр 2 низкой частоты, обратную модель 3 объекта, второй блок 4. сравнения, второй фильтр 5 низкой частоты, первый экстраполятор 6, первый исполнительный орган 7

-блок 8 определения модуля, масштабирующий блок 9, четвертый блок 10

1043594 сравнения, задатчик 11, третий блок Сигнал o U расщепляется на низ, 12 сравнения, третий фильтр 13 ниэ- ко- и высокочастотную составляющие. .кой частоты, второй зкстраполятор 14, Для этого сигнал о 0 14 поступает на ограничитель 15, второй исполнитель- второй фильтр 5 низкой частоты, выный орган 16, блдк 17 задержки, сум- ходной сигнал которого является сигматор 18:, 5 налом о низкочастотной составляющей фильтры низкой частоты реализова-, 0 и вычитается в третьем блоке 12 ны, например -в виде последовательно сравнения иэ сигнала о U 8 . Выходвключенных блока сравнения, ограни" ной сигнал третьего блока 12 сравнечителя и интегратора, выход которого . ния сглаживается в третьем фильтре соединен с вторым входом блока срав- fO 13 низкой частоты, настройки которонения, B качестве экстраполяторов взя-, . го выбираются так, что его инерционты, в частности, реальные форснру- ; ность соотносится .с инерционностью ющие. звенья. - второго фильтра 5 низкой частоты такНа чертеже обозначено y(t) - сиг- же, как инерционности первого 7 и нал о выходной переменной объекта :.15 второго 16 исполнительных органов. управления в t-ый момент времени) Выходной сигнал второго фильтра у"(t) - сигнал о заданном значений .. 5 низкой частоты экстраполируется выходной переменной объекта управлеч, на интервал времени ь первым экстра. мия) 0.,(с) и 0 (е) - первое и вто-:. полятором .6 и поступает для реализарое управляющие воздействия., ции в первый исполнительный орган 7.

2О Выходной сигнал третьего фиЛьтра 13 адаптивное устройство для регу-: низкой частоты у высокочастотной лирования объектов с запаздыванием ."., составляющей U экстраполируется .работает следующим образом. . вторым экстраполятором 14 и поступаСигнал y(t) о выходной перемен- - ет через ограничитель 15 на реалиэаной объекта управления поступает . .::.: ..цию во второй. исполнительный орган 16, . на первый блок 1:сравнения,- где иэ .,-. Ограничитель 15 представляет,. на- него вычитается. сигнал у"(t) о эа-: . пример усилитель с насыщением, эона данном значении. Высокочастотные . .. - насыщения d" которого адаптируется .измерительные помехи выходного сиг „;., : по выражению нала первого блока 1 сравнения по-, ::ЗО 8(t), ао- a„)0„(t)I .давляются первым. Фильтром 2 низкой,,. в котором U (t) — выходной сигнал частоты. Сигнал с выхода первого первого экстрапо-,.; фильтра 2 низкой частоты идет на . лятора обратную модель 3 объекта без учета.. а, а„- постоянные коэффизапаздывания," в частности на пропор.-:.35 . циенты. ционально-дифференцирующее звено на выходе обратной модели 3 объекта:.... Для Реализации этого выражения

Э получается сигнал о корректировке .;, ВЫХОДНОЙ СИГНаЛ 01 ПЕРВОГО ЭКСТРаПОygpaâëÿþùåro воздействия, который;: лЯтоРа 6 постУпает чеРез блок 8 опвычитается во втором блоке 4, сравйе». 4О РеделениЯ модУлЯ на масштабиРУющий . ния из выходного сигнала блока: 17 . : блок 9, в котоРом УмножаетсЯ на коэадержки О.суммарном управляющем ;:. эффициент а„, далее вычитается ввоздействии в момент времени (t -: t):. . четвеРтом блоке 10 сРавнения иэ сиг.В результате на выходе второго бло- . нала об ао с выхоДа:заДатчика и иДет ка 4 сравнения получается сигнал "., на второй вход ограничителЯ 15.

01д о запаздающей оценке дежьно- CHrHa O6 у paâëÿþùèõ воэдействи 45 го управляющего воздействия, ях nephoro 7 и второго 16 исполнительных органов алгебраически суммируются в сумматоре 18 и .подаются

0 (-. 7) е 0,(- С) р . fy(t) . « -;:- на блок 17 задержки, где задержива-, - j+(t)), <=е ..: -.50 ются на.интервал времени запаздывания.

Qe U(t - <) — Фактически Ре лиэО-. :: : :. Введение новых блоков и связей сУ™ но Уп,:: позволяет увеличить точность: регули-

РавлЯющее воэдействйЕi; рования в среднем íà 10 и получитb

F C 3 . - математический бпе.«:" 55 ) экономический эффект около ратор обратной моДе%„: 500 тыс.руб. в год при применении ли канала регулирова-:: предлагаемого устройства в прокатвания без учета эапаэ-... . ном производстве металлургического ,дывания. . : :: завода.

ВНИИПИ Заказ 7335/49 ТИраж 874. Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4

°