Система автоматического управления нестационарным объектом

Система автоматического управления нестационарным объектом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующи усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий 1вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, отличающаяся тем, что, с целью минимис зации уровня помех на входе в ис« пол1штельное устройство и раситрения (П С диапазона устойчивости движения системы , в нее введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертьп входом суммирующего усилителя, а вход кор . ректирующего устройства - с выходом исполнительного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

UHIIH

РЕСПУБЛИК (l% (11) 3 (.Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

tC A 8 TOPCKOMV C8È Å Â Ñ Â

Ч,, C

1 (21) 3426271/24-24 (22) 20.04.82 (46) 30.12.84. Бкл. P.- 48 (72) А.Н.Новиков и Н.И.Соколов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 62.50 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 282480, кл. G 05 В 6/02, 1965.

2.Соколов Н.И., Судзиловский Н.Б.

К анализу одного класса линейных существенно нестационарных систем автоматического управления космических летательных аппаратов типа ВКС на конечном этапе спуска. Сб. "Навигация. Наведение и оптимизация управления" Труды ЧН Международного симпозиума ИФАК в Роттах-Згерн, "Наука", 1978, с. 76-82. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующегo устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью минимизации уровня помех на входе в исполнительное устройство и расширения диапазона устойчивости движения системы, в нее введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертым входом суммирующего усилителя, а вход кор.ректирующего устройства — с выходом исполнительного устройства.

1132279

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при проектировании систем автоматического управления различными объектами с переменными параметрами. .5

Известна система управления нестационарным объектом, обеспечивающая малую чувствительность динамических свойств к изменению параметров объекта, но не гарантирующая их малую 10 чувствительность к помехам (1) °

Известна система управления нестационарным объектом, позволяющая поддерживать заданные динамические свойства и устойчивость системы при 15 изменении в широких пределах параметров объекта управления, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее устройство, суммирующий усили- 2О тель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующего усилителя, третий вход 25 суммирующего усилителя через вторую модель корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, четвертый вход суммирующего усилителя через третью модель коррек-5п тирующего устройства соединен с выходом исполнительного устройства, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения (2) .

Однако в известной системе не имитируется уровень помех на входе в исполнительное устройство, что сужает .диапазон устойчивости движения системы в условиях действия интенсивных 4< помех при наличии насыщения в исполнительном устройстве.

Цель изобретения - минимизация уровня помех на входе в исполнитель:ное устройство и расширение диапазо 5 на устойчивости движения системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую последовательно соединенные элемент сравнения, последовательное корректирующее 5б устройство, суммирующий усилитель, исполнительное устройство, объект управления и первую модель корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом суммирующе- 55 го усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель последовательного корректирующего з устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, дополнительно введены последовательно соединенные корректирующее устройство и модель объекта управления, выход которой соединен с четвертым входом суммирующего усилителя, а вход корректирующего устройства — с выходом исполнительного устройства.

На чертеже представлена блок-схе-, ма предлагаемой системы автоматичесского управления нестационарным объектом. . Система содержит последовательно соединенные элемент 1 сравнения, последовательное корректирующее устройство 2, суммирующий усилитель 3, исполнительное устройство 4, объект

5 управления и первую модель 6 корректирующего устройства, выход которой соединен с вторым входом сумми-. рующего усилителя, третий вход суммирующего усилителя через вторую модель 7 последовательного корректирующего устройства соединен с выходом суммирующего усилителя, четвертый вход суммирующего усилителя через последовательно соединенные модель

8 объекта управления и корректиI рующее устройство 9 соединен с выходом исполнительного устройства, а выход объекта управления соединен с инвертирующим входом элемента сравнения.

Система работает следующим образом.

Задающее воздействие Х поступает на вход элемента 1 сравнейия. С выхода элемента сравнения сигнал рассогласования Е поступает на вход последовательного корректирующего устройства 2 с постоянными парам".трами, которое выполнено, например, в виде блока интеграторов. С выхода последовательного корректирующего устрой-. ства сигнал 0 поступает на вход суммирующего усилителя 3. С выхода суммирующего усилителя сигнал 0 посЕ тупает на вход исполнительного устройства 4. С выхода исполнительного устройства сигнал У поступает на вход нестационарного объекта 5 управления. С выхода объекта управления сигнал Х поступает на инвертирующий вход элемента сравнения, а также на вход первой модели б последовательного корректирующего устройства с

1132279

П„ -1 (p " i,i. C p fv-c u

55

0,=,„(u;u,-u u 1.

3, постоянными параметрами,. которая выполнена, например, в виде блока интеграторов. С выхода первой модели последовательного корректирующего устройства сигнал Ц поступает на второй вход суммирующего усилителя. Сигнал U .с выхода суммирующего усилителя поступает также на вход второй модели 7 последовательного корректирующего устройства с постоянными параметрами, выполненной, например, в виде блока интеграторов.

С выхода второй модели последовательного корректирующего устройства сигнал tl> поступает на третий вхор сум15 мнрующего усилителя. На четвертый вход суммирующего усилителя поступает сигнал 04 с выхода модели 8 объекта управления с постоянными параметрами, выполненной, например, в виде блока интеграторов. На, вход 4одели объекта управления поступает сигнал Y с вы1 хода корректирующего устройства 9 с постоянными параметрами, выполненного, например, в виде блока интеграторов. На вход корректирующего устройства 9 поступает сигнал У с выхода исполнительного устройства.

Введение в предлагаемую систему управления модели 8 объекта управле30 ния корректирующего устройства 9 позволяет формировать управляющий сигнал IJ> таким образом, чтобы минимизировать его дисперсию при действии высокочастотных помех, поступающих с выхода нестационарного объекта 5 управления, При этом число степеней свободы последовательного корректирующего устройства 2 выбирается в зависимости от числа степеней свободы исполнительного устройства 4 и

40 объекта 5 управления.

Пусть объект 5 управления и исполнительное устройство 4 описывают.ся соответственно дифференциальными уравнениями

45 р По (P

Ь,,с — константы.

Уравнение суммирующего усилителя 3

Тогда последовательное корректирующее устройство 2 описывается дифференциальным уравнением

„ no-t

1=0

®

Первая и вторая модели 6 и 1 последовательного корректирующего устройства описываются при этом соответственно дифференциальными уравне-: ниями и«-

=a р х, "г Р )< з = =0

Модель 8 объекта управления описычается дифференциальным уравнением

n„=< (р +Е Ъ 1ц -I: Y

1 0

У а корректирующее устройство 9 — описывается уравнением

11 к (1-",,,р),-,,,р, .

При этом дифференциальное уравнение, описывающее движение в замкнутой системе, имеет вид h(pIX =Кcq iok2pcokltlx 3 у (1) где д(р1 (лр 11 „и 1 сг "о г г (P c P ) (Р Е Ъ p ) к .Ъ 0 . 90 я Ч « +1 г

Здесь.A A, А". — константы, и = у

4 и ч+у1 „

К(°

Поскольку дифференциальное уравнение (I) не имеет производньк в правой части,то динамические свойства системы определяются его левой ча<.тью.

1132279

n-> (2) (,;

II(j a) Величина дисперсии сигнала на входе в исполнительное устройство ()22(2 62(2222 )222222222(22 (((Ы1 где б(ы)- спектральная плотность поме-, хи. (10

Известно, что для достижения минимально возможной величины дисперсии на входе в исполнительное устройство, определяемой выражением (2), необходимо выбирать минимальные значения коэффициентов полинома Ф (), при которых обеспечиваются заданные динамические свойства системы в режиме управления.

Для этого необходимо иметь возмож-рр ность независимо формировать по крайней мере II+ n I, II< П(,„+ 2и„„ коэффициентов, а именно 4 „, . Ь всего((-n((-<))An I... A, всего и „ 1 An ° °, Ао

М21 .

25 всего ((+1) . Такая возможность к появляется при

II< -n n i1

Mll (3) путем обеспечения желаемых значений коэффициентов 4.1 - всего (II„> +1), +, — всего I1«, (у — всего h„> .

Йри выполнении равенства в выражении (3) желаемые значения коэффициентов 4,, (11 могут быть найдены однозначно из системы линейных уравнений

МТ =4 (4) (при действии помехи с выхода объекта управления где 4 - вектор размерности (11 П„ „ ) элементами которого являются минималь но возможные значения коэффициентов

II

4;, 4, 4. полинома g (р), которые с одной стороны обеспечивают желаемые динамические свойства системы в режиме управления, а с другбй минимизацию уровня помех на входе в исполнительное устройство;, М вЂ” квадратная матрица, элементы которой определяются заданными зна чениями коэффициентов

Ь 4(® „,45

К - вектор искомых коэффициентов .„ „7, .

При этом определитель матрицы 4( отличен от нуля. В этих условиях система (4) всегда имеет единственное решение.

Таким образом, предлагаемгч сис-. тема автоматического управления нестационарным объектом позволяет минимизировать уровень помех на входе в исполнитепьное устройство и добиться расширения диапазона устойчивости движения системы, обеспечивая при этом требуемые динамические свойства системы в режиме управления при изменении параметров объекта управления в широких пределах.

1132279

Составитель А.Лащев

Редактор Л.Алексеенко Texpep Л.Микеш Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 979 1/40 Тираж 841 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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