Система оптимального управления объектами второго порядка

Система оптимального управления объектами второго порядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА, , содержащая последовательно соединенные блок вьщелений модуля, блок перемножения, масштабный блок, пер- BMi ..:.. вый сумматор, релейный элемент, исполнительное устройство, объект управления и дифференциатор, вход которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий вход которого подключен к первому выходу задатчика, отличающаяся тем, что, с целью расширения функ-. циональных возможностей системы, она содержит второй и третий сумматоры , первые входы которых соединены с вторым выходом задатчика, а вторые входы - с выходом дифференциатора , а выходы соответственно с входом блока вьщеления модуля и вторым входом блока перемножения.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 3(5D G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) (21) 3362777/18-24 (22) 09. 12.81 (46) 23.05.84. Бюл. 9 19 (72) В.Н. Карпов, В.M. Липатов и Н.Я. Половинчук (53) 62-50 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Р 824140, кл. G 05 В 13/02, 1980.

2. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. M., "Высшая школа", 1980, с. 184 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО ПОРЯДКА, содержащая последовательно соединенные блок вьщеления модуля, блок перемножения, масштабный блок, первый сумматор, релейный элемент, исполнительное устройство, объект управления и дифференциатор, вход которого соединен с вторым входом первого сумматора, третий вход которого подключен к первому выходу задатчика, отличающаяся тем, что, с целью расширения функ-. циональных возможностей системы, она содержит второй и третий сумматоры, первые входы которых соединены с вторым выходом задатчика, а вторые входы — с выходом дифференциатора, а выходы соответственно— с входом блока вьщеления модуля и вторым входом блока перемножения.

1094021

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при разработке оптимальных по быстродействию систем управления линейными объектами второго порядка, представляющими звенья двойного интегрирования, в частности для управления движением летательных аппаратов.

Известны системы оптимального управления объектами второго порядка, имеющие в своем составе одну или несколько моделей объекта управления 1 ). В таких устройствах синтез управления осуществляется на основе решения задачи управления с помощью модели.

Однако такие системы достаточно сложны и при их практической реализации возникают значительные технические трудности.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является замкнутая оптимальная по быстродействию система управления f 2 ), содержащая последовательно соединенные блок выделения модуля, блок перемножения, масштабный блок,сумматор, репейный элемент, исполнительное устройство, объект управления и дифференциатор, выход которого соединен с вторым входом блока перемножения и входом блока выделения модуля, а вход — с вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом задатчика.

Таким образом, на входе релейного элемента формируется сигнал вида

t5

25

S(x,х)=х-х + — х(х(1

3 26 ()

+1 rzpH S(x x) Е 0; (7.) 50

-1 при S(x x) C О.

Данная система обеспечивает оптимальный по быстродействию период ,объекта из любого начального фазового состояния {хн, х„) в состояние с заданной координатой х, при условии х, = О, т.е. при устойчивом заданном конечном фазовом состоягде х,х — сигналы, пропорциональные соответственно выходной координате объекта и ее производной; 45 х, — сигнал с выхода задатчика,, а на входе исполнительного устройства нии. Такое управление по ошибке используется во всех следующих системах.

Однако на практике встречаются задачи управления с более широкой областью задания конечного фазового

4 состояния объекта, т. е. при хз О.

Известная система такую задачу управления не может выполнить, Целью изобретения является рас ширение функциональных возможностей системы, т,е. обеспечение оптимального по быстродействию перевода объекта из любого начального фазового состояния в любое заданное э °

Поставленная цель достигается тем, что система содержит второй и третий сумматоры, первые входы которых соединены с вторым выходом задатчика, а вторые входы — с выходом дифференциатора, а выходы соответственно — с входом блока выделения модуля и вторым входом блока перемножения.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы оптимального управления объектами второго порядка; на фиг.2 — пример движения изображающей точки на фазовой плоскости О х х, поясняющий работу системы.

Система содержит последовательно соединенные блок 1 выделения модуля, блок 2 перемножения, масштабный блок

3, первый сумматор 4, релейный элемент 5, исполнительное устройство

6, объект 7 управления и дифференциатор 8, вход которого соединен с вторым входом первого сумматора 4, третий вход которого подключен к первому выходу задатчика 9, второй выход которого подключен к первым входам второго 10 и третьего 11 сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом дифференциатора 8, а выходы соответственно — с входом блока 1 выделения модулятора и вторым. входом блока 2 перемножения.

Предлагаемая система работает следующим образом.

С выходов задатчика 9 сигналы, соответствующие заданным значениям фазовых координат х,,х,, поступают соответственно на третий вход первого сумматора 4 и первые входы второго 10 и третьего 11 сумматоров.

Текущее значение координаты х с

ВНИИПИ Заказ 3421/38 Тираж 842 Подписное

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

3 выхода объекта 7 поступает на второй вход первого сумматора 4 и через дифференциатор 8 на вторые входы второго 10 и третьего 11 сумматоров, на выходах которых формируется соответственно разность и сумма значе" ний сигналов х и х,. Сигнал с выхода второго сумматора 10 через блок 1 выделения модуля поступает на первый вход блока 2 перемножения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего сумматора 11, Сигнал с выхода блока 2 перемножения через масштабный блок 3 с коэффициентом 1/2Ь, определяемым эффективностью исполнительного устройства 6, поступает на первый вход первого сумматора 4. Таким образом, на вход релейного элемента 5 с выхода первого сумматора 4 подается сигнал S(x,х), определяемый следующей аналитической зависимостью:

Равенство нулю правой части выражения (3) соответствует линии переключения знака сигнала управления

0(8(х,х)), формируемого на выходе релейного элемента 5 в соответствии с законом вида (2) .

В примере на фиг.2 заданное конечное фазовое состояние соответ. ствует точке 6 (х,,х,) на фазовой плоскости Оxx. Линия переключения знака сигнала управления будет иметь

094021 4 вид кривой АВС деляшей фазовую плоскость на две части и состоящей из двух кусков парабол, соответст.вующих фаэовым траекториям движения

5 изображающей точки в заданное конеч- ное состояние. Если в начальный момент фаэовые координаты объекта 7 управления соответствуют точке

D(x,х ) на фазовой плоскости Охх н (фиг.2) то выполняется условие

S(x,x) (О и в соответствии с выражением (2) под действием управления

U = +1 изображающая точка по траектории, показанной штриховой линией, достигнет линии переключения знака управления ABC . Справа от этой линии S(x,õ) ) О, поэтому согласно выражению (2) знак управляющего сигнала изменится на противоположный (О = -1). Под действием этого управления изображающая точка по траектории, близкой к линии ЛЬ достигнет точки В (х,,х,). Близость . траектории к линии Щ определяется зоной нечувствительности релейного элемента 5.

Положительный эффект от использо" вания предлагаемого технического решения по сравнению с известными заключается в расширении функциональных возможностей, поскольку в предлагаемой системе в качестве конечного состояния объекта управления может быть задана точка фазовой плоскости с любыми координатами, в том числе и при х, Ф О.