Бинарная система управления

Бинарная система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИ содержащая последовательно соединен ные инерционный фильтр, первый блок умножения, объект управления и блок сравнения, вторым входом подключенным к выходу задатчика, а выходом к входам дифференциаторов, соединен ных как и выход блока сравнения через соответствующие последовательно соединенные первые модульные элемен ты и первые усилители с входом первого сумматора, а через соответстx ltf « ( вующие вторые усилители - с входом второго сумматора, выход которого через релейный элемент соед1шен с первым входом инерционного фильтра, причем датчики внешних возмущений через соответствующие вторые нодульные элементы соединены с входами соответствзтощих третьих и четвертых усилителей, а выходы четвертых усилителей через третий сумматор соединены с вторым входом инерционного фильтра, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества управле-г ния системы, она содержит четвертый сумматор и последовательно соединенные второй блок умножения и пятый усилитель, выходом подключенный к входу второго сумматора, первый вход второго блока умножения соединен с первым входом первого блока умножения , а второй вход - с выходами первого сумматора и третьих усилителей и через чetвepтый сумматор - с вторым входом первого блока умножения.

() 9) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5)) G 05 В 13 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3700658/24-24

;(22) 23.02.84 (46) 15;02.85. Бюл. В 6 (72) С.В. Емельянов, С.К. Коровин, В.И. Сизиков и К.N. Цветкова (7.1) Всесоюзный научно-исследовательский институт системных исследований (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3667901/24, кл. С 05 В 13/02, 1983 (прототип). (54)(57) БИНАРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные инерционный фильтр, первый блок умножения, объект управления и блок сравнения, вторым входом подключенным к выходу задатчика, а выходом

:к входам дифференциаторов, соединенных как и выход блока сравнения через соответствующие последовательно: соединенные первые модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, а через соответстХ (t I вующие вторые усилители — с входом второго сумматора, выход которого через релейный элемент соединен с первым входом инерционного фильтра, причем датчики внешних возмущений через соответствующие вторые модульные элементы соединены с входами соответствующих третьих н четвертых усилителей, а выходы четвертых усилителей через третий сумматор соединены с вторым входом инерционного фильтра, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества управле-. ния системы, она содержит четвертый сумматор и последовательно соединен- З ные второй блок умножения и пятый усилитель, выходом подключенный к ,входу второго сумматора, первый вход второго блока умножения соединен с первым входом первого блока умножения, а второй вход — с выходами первого сумматора и третьих усилителей и через четвертый сумматор — с вторым входом первого блока умножения.

095 а, (a„(t) ñ а; (i=1 ..., n) 1 11ч0 !

Изобретение относится к автомати ческому управлению, построено в рамках бинарных систем автоматического управления и применимо для управления линейными динамическими объектами при действии измеряемых помех по нестационарным каналам и при произвольном неконтролируемом изменении параметров объекта в любых ограниченных пределах. 10

Изобретение ориентировано на обь-, екты, динамика которых описывается уравнением у"(t)+a,„()у" ()+ ...+a<(t)y.(t)=. l5

="(")+ «") « )+ « ) к (t), где а (t) (i=1, ..., и), d>(t) (j=1, ...,1;) .соответственно переменные параметры 20 .объекта и переменные параметры нестационарных каналов воздействия на объект внешних возмущений f (t), fk(t), удовлетворяющие условиям 25

1 d й) а и (j=1, 1), Ф

ape a„« d — известные константы.

Задача управления состоит в обеспечении заданной точности регулирОвания, т.е. в сведении ошибки регулирования где х(t)у5(С)-у(t), y (t) - задающее воздействие, до заданных рамеров /z(t) / Ь, где b, выбранная положительная величина при произвольном начальном состоянии системы и при обеспечении малой

40 зависимости динамических свойств управляемых процессов от параметров объекта, изменяющихся s заданных пределах, и от воздействия внешних

45 сил э

Наиболее близкой к предлагаемой является бинарная система управления вынужденным движением с,координатно-параметрической обратной связью j1) содержащая последовательно 50 соединенные первый сумматор, блок умножения, вторым входом подключенный к выходу инерционного фильтра, объект управления, блок сравнения, второй вход которого соединен с 55 выходом задатчика, а выход — с входами дифференциаторов, выходы которых и выход блока сравнения через соот ветствующие последовательно соединенные модульные элементы и первые усилители соединены с входом первого сумматора, а через соответствующие вторые усилители — с входом второго сумматора, выход которого соединен через последовательно включенный релейный элемент с входом инерционного фильтра, второй вход которого подключен к выходу третьего сумматора, датчики внешних возмуще-. ний, выходы которых подключены к входу первого сумматора, через соответствующие четвертые усилители соединены с входом третьего сумматора.

Недостатком известной системы автоматического управления является наличие высокочастотных колебаний сигнала управления, что не обеспечивает достаточной надежности и качества регулирования.

Цель изобретения †. улучшение качества регулирования и повышение надежности системы путем повышения плавности сигнала управления при действии измеряемых помех по нестационарным каналам.

Поставленная цель достигается тем, что система, содержащая последовательно соединенные инерционный фильтр, первый блок умножения, объект управления и блок сравнения, вторым входом подключенным к выходу задатчкка, а выходом — к входам дифференциаторов, соединенных как и выход блока сравнения через соответствующие последовательно соединенные первые модульные элементы и первые усилители с входом первого сумматора, а через соответствующие вторые усилители — с входом второго суьачатора, выход которого через релейный элемент соединен с первым входом инерционного фильтра, причем датчики внешних возмущений через соответствующие вторые модульные элементы соединены с входами соответствующих третьих и четвертых усилителей, а выходы чет-. вертых усилителей через третий сумматор соединены с вторым входом инерционного фильтра, содержит четвертый сумматор и последовательно соединенные второй блок умножения и пятый усилитель, выходом подключенный к входу второго сумматора, первый вход второго блока умножения соединен с первым входом первого блока умножения, а второй вход — с выхода1140095 ми первого сумматора и третьих усилителей и через четвертый сумматор— с вторым входом первого блока умножения.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы предлагаемой бинарной системы.

На схеме представлены объект управления 1, задатчик 2, вырабатывающий сигнал y>(t)=const, регулятор 3 контура координатной обратной связи (КОС), вырабатывающий сигнал управления U(t), задатчик 4 контура координатно-параметрической обратной связи с выходным сигналом x9(t), 15 регулятор 5 контура, формирующий сигнал P(t), регулятор 6 контура параметрической обратной связи, формирующий сигнал c(t), блок сравнения 7, дифференциаторы 8 -...8„,, первые модульные элементы 9 1, ... 9, первые усилители 10<-10>, первый сумматор 11, вторые усилители 12<-12 второй сумматор 13, релейный элемент

14, датчики возмущений 15 -15, вторые модульные элементы 16 - 16, третьи усилители 17 — 17, четвертые усилителя 18 - 18„, третий сумматор 19, инерционный фильтр 20, четвертый сумматор 21, первый блок З0 умножения 22, второй блок умноже- ния 23, Использование координатной и координатно-параметрической обратных свя" зей приводит к структурной схеме, 35 где регулятор 5 контура координатно-параметрической обратной связи предназначен для компенсации ошибки этого контура g(t) при этом в замкнутой системе могут возникать высо- 40 кочастотные колебания сигнала управления П(й). Природа этих колебаний заключена в том, что динамические характеристики задатчика 4 фиксированы,а динамика системы в процес- 45 се Функционирования меняется значительно. В связы с этим предлагается ввести в системч контур параметрической обратной связи, который устанавливает соответствующую эави- 50 симость между параметрами динамического эадатчика с(г.) и величиной сигнала J4(t). Один из эффектов от введения указанной обратной связи состоит в устранении высокочастотных . 55 колебаний сигнала управления U(t}.

С введением параметрической обратной связи структурная схема замкнутой системы приобретает вид представлен) ный на фиг.

Работает предлагаемая система следующим образом.

Сигнал y5(t) с выхода эадатчика 2 сравнивается с сигналом y(t) с выхода объекта управления 1 в блоке сравнения 7. Полученная разность поступает непосредственно на вход первого модульного элемента 91, а на входы других первых модульных элементов 9, ..., 9п через дифференциаторы соответствующих порядков

81, ..., 8 „ 1 сигналы с выходов первых модульных элементов через соответствующие первые усилители 10, 10. подаются на вход первого .сумматора 11 сигнал с выхода блока сравнения и сигналы с выходов диф.ференциаторов 8, . .., 8П.1 подаются через соответствующие вторые усилители 12, ... 12п+1 на вход второго сумматора 13 на вход которого подается через усилитель 12 1 сигнал с вновь введенного второго блока умножения 23. Полученная сумма, представляющая собой сигнал ошибки контура координатно-параметрической обратной связи, подается на вход релейного элемента 14, с выхода которого сигнал подается на вход инерционного фильтра 20; сигналы с выходов датчиков возмущений 151, ...,15 подаются через соответствующие вторые модульные элементы 16, l6< и третьи усилители 17», ..., 17y на вход четвертого сумматора 21, а с выходов вторых модульных элементов через соответствующие четвертые усилители 18, ..., 18 — на вход третьего сумматора 19, выходом подключенного к второму входу инерцион ного фильтра 20, сигнал с выхода которого подается на входы первого 22 и второго 23 блоков умножения, второй вход первого блока умножения 22 при этом подключен к выходу четвертого сумматора 21, на вход которого поданы сигналы с выхода первого сумматора 11 и сигналы с выходов третьих усилителей 17> ..., l7 ° С выхода первого блока умножения 22 сформированный сигнал управления u(t) поступает на объект управления 1, второй вход второго блока умножения 23 подключен к выходу первого сумматора 11.

1140095

Следует отметить, что используемая в предлагаемой системе параметрическая обратная связь образована первым сумматором 11, вторым блоком. умножения 23 и вторым усилителем 12

Кроме того, предлагаемый способ введения параметрической обратной свя:зи отличается от известного тем, что он требует дополнительно только один усилитель 121 вместо применяемых в известном и дополнительных усилителей.

Технико-экономический эффект предлагаемой системы управления вынужденным движением с координатной, координатно-параметрической и параметрической обратными связями состоит в том, что она гарантирует более высокое качество регулирования по сравнению с известной системой за счет повышения надежности системы путем повышения плавности сигнала управления, что достигается путем введения в систему управления вынужденным движением с координатной об5 ратной связью и координатно-параметрической обратной связью параметрической обратной связи, обеспечивающей устранение высокочастотных колебаний сигнала управления. Результа1О ты натурно-математического моделирования показывают, что использование предложенной системы для управления

Г основностью шихты на доменной печи позволяет обеспечить годовую зкономию

15 порядка 100 тыс. руб в год на одну доменную печь. Указанный эффект достигается за счет снижения удельного расхода кокса на 3 кг/т выплавляемого чугуна, повышения производитель20 ности доменной печи на 0,5% и снижения колебаний содержания Si в выплавляемом чугуне на 0,005Х.

Art.2

Составитель А. Лащев

Редактор В. Ковтун Техред N.nàðîöàé . Корректор А. Обручар

Заказ 262/Зб Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и -открытий

f13035, Москва, Ж-35, Рауйская наб.; д. 4/5

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