Самонастраивающаяся система управления
Патент 1153314
Авторы
Классы МПК
Самонастраивающаяся система управления
Иллюстрации
Реферат
САМОНАСТРАИВАЮ01АЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая сумматор. подключенный выходом к входу объекта регулирования, устройство сравнения, первый вход которого подключен к выходу объекта регулирования, второй вход подключен к выходу модели, а выход устройства сравнения соединен с входом блока релейньрс элементов, причем первый вход сумматора является входом системы, о т л и ч а torn , а я с я тем. что, с целью расширения области применения путем обеспечения работоспособности системы в условиях существенных нелинейностей в нее введены последовательно соединенные блок фильтров и инвертор , причем выход инвертора подключен к второму входу сумматора, а (Л вход блока фильтров соединен с выходом блока релейных элементов и вторым входом модели, первый вход которой подключен к выходу сумматора.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
14 A (!9),(! !.!(!) С 05 В 13/02
1 с д г
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий
К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3657006/24-24 (22) 27.10.83 (46) 30.04.85.Бил.¹ 16 (72) 10.А.Борцов, В.А.Булавин и И.Б.Ингер (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова /Ленина/ (53) 62-50 (088.8) (56) 1. Куэовков Н.Т.Модальное управление и наблюдающие устройства;
М., "Машиностроение". 1976., рис.6-6.
2. Young К.D. Design of Variab? е
Structure Following Control System.
IFEE Transaction on Automatic, 1978, Т. 23, № 6, с. 1079-1085.
3. Авторское свидетельство СССР № 935875, кл. С 05 В 13/02, 1980 (прототип). (54)(57) САМОНАСТРАИВИОЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая сумматор, подключенный выходом к входу объекта регулирования, устройство сравнения, первый вход которого подключен к выходу объекта регулирования, второй вход подключен к .выходу модели, а выход устройства сравнения соединен с входом блока релейных элементов, причем первый вход сумматора является входом системы, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения области йрименения путем обеспечения работоспособности системы в условиях существенных нелинейностей, в нее введены последовательно соединенные блок фильтров и инвертор, причем выход инвертора подключен к второму входу сумматора, а вход блока фильтров соединен с выходом блока релейных элементов и вторым входом модели, первый вход которой подключен к выходу сумматора, 1
1153314
Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть нс"" пользовано для управления объектами, в которых в процессе функционирования имеют место параметрические и сигнальные возмущения, например1 в роботостроении в системах автоматического управления приводаии рабочих органов манипуляционных роботов, в. станкостроении в системах автоиати- 10 ческого управлейия нриводамн главного движения металлорежущнх станков, в металлургии в системах автоматического управления приводаии прокатных станов. 15
Известна самонастраивающая сйстама управления, содержащая последо-. вательно соединенные настраиваемый регулятор и объект, выход которого соединен с входом регулятора, а также устройство идентификации .пе.реиенных параметров объекта, выходы которых воздействуют на настраиваемые входы регулятора (lj .
Однако данная. саионастраивающая система обеспечивает стабилизацию динамических свойств при управлении объектом с нестационарными параметраии только при отсутствии неизмеряеиых внешних возмущений адцитив" Зо ного характера, поскольку используе-мые в ней устройства идентификации рассчитаны только иа объекты, не подверженные неизмеряеиым внешним возмущениям аддитивного характера.
35. . Известна система управления пе" реиенной структуры с эталонной мо-. делью, содержащая последовательно соединенные сумматор н объект регулирования, выход которого под .. 4О ключен к первому входу устройства сравнения, к второму входу которого подключен выход эталонной модели, а выход соединен с входом первого релейного элемента и с входом блока вычисления гиперплоскости скольжения, причем выход первого релейного элемента подключен на первый вход первого умножителя, выход блока вычисления гиперплоскости cKoJlb» жения соединен с входом второго релейного элемента, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения. При этом система дополнительно снабжена третьии блокои умножения, третьии и четвертым релейным элементом и тремя переключающими блоками: блоком переключения входного сигнала, блоком переключения .сигнала ошибки и блоком переключения выходного сигнала, при чеи их выходы включены:на соответстI вуюшие входы сумматора, -а входы— соответственно . к входу системы, к выходу устройства сравнения и выходу объекта регулирования, причем сигнал на переключение входного сигнала поступает с выхода третьего блока умножения, на первый и второй входы которого поступают сигналы с выходом второго н третьего блока реле. соответственно, причем вход третьего блока реле подключен к входу систеиы, сигнал на переключение ошибки рассогласования с выхода устройства. сравнения поступает с выхода второго блока уиножения, на первый .и второй входы которого поступают сигналы с выходов второго н четвертого бдоков реле . соответственно,. причем вход первого блока реле подключен к выходу объекта регулирования (2) .
Однако система управления переменной структуры с эталонной моделью оказывается неработоспособной при наличии изменяющихся внешних возмущений аддитивного характера, действующих на объект, и при существенно нелинейных характеристиках объекта, так как она принципиально рассчитана лишь на работу при отсутствии внешних возмущений с линейным объектом.
Наиболее близкой к предлагаемому является . самонастраивающаяся систеиа управления, содержащая последовательна соединенные сумматор и объект регулирования, выход которого подключен к первому входу устройства сравнения, к второму входу которого подключен выход эталонной модели, а выход соединен с входом первого релейного элемента и с входом блока вычисления гиперплоскости скольжения, причем вход первого релейного элемента подключен на первый вход первого умножителя, выход блока вычисления гиперплоскости скольжения соединен с входом второго релейного элемента, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, причем первый вход сумматора является входом системы, блок усиления, вход которого соединен с выходом первого .блока умноже1153314
В предлагаемом устройстве удается локализовать скользящие режимы на модели (т.е. в контуре: модель, устройство сравнения, блок релейнык элементов, модель) . На объект .подается эквивалентный,.получаемый с выхода блока фильтров, непрерывный сигнал противоположного "знака.
i 45
Если в объекте есть существенные нелинейности, например, однополунериодный выпрямитель,. элемент с 50 ограничением входных сигналов с разной амплитудой для сигналов различной полярности и т.д., то в этом случае эквивалентный непрерывный сигнал свободно проходит в линей- 55 ной зоне данных элементов, в то время как разрывной сигнал подвергается нелинейным искажениям и приния, .второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход блока усиления подключен на второй вход блока умножения, выход которого подключен на второй вход сумматора, первый вход которого соединен с входом эталонной модели (31 .
Однако данная система оказывается работоспособной только при линейных характеристиках объекта, так как 10 при существенных нелинейностях нарушаются . условия существования скользящих режимов в системе.
Цель изобретения — расширение области применения путем обеспече- 15 ния работоспособности системы в условиях существенных нелинейностей.
Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающуюся систему управления, содержащую сумма- 20 тор, подключенный выходом.к входу объекта регулирования, устройство сравнения, первый вход которого подключен к выходу объекта регулирования, второй вход подключен к выходу 25 модели, а выход устройства сравнения соединен с входом блока релейных элементов, причем первый вход сумматора является входом системы, введены последовательно соединенные блок фильтров и инвертор, причем выход инвертора подключен к второму входу сумматора, а вход блока фильт- ров соединен с выходом блока репейных элементов и вторым входом мо дели-, первый вход которой подключен к выходу сумматора. водит систему к потере работоспособности °
На чертеже изображена схема самонастраивающей системы управления.
Самонастраивающая система управления содержит сумматор 1, объект 2 регулирования, устройство 3 сравнения, модель 4, блок 5 релейных элементов, блок 6 фильтров и инвертор 7.
Самонастраивающаяся система управления работает следующим образом.
Задающий сигнал, являющийся управляющим сигналом для объекта, подается на первый вход сумматора 1, с выхода ксторого сигнал одновременно поступает на вход объекта 2 и модели 4. При совпадении динамических свойств объекта и модели сигналы, поступающие на первый и второй входы сравнивающего устройства, равны и поэтому сигнал с выхода сравнивающего устройства 3 равен нулю.
Контур адаптации отключен.
Предположим, что вследствие каких-либо причин (например, сигнальных или параметрических возмущений) выходной сигнал объекта отличается от выходного сигнала модели. При этом на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал ошибки.
Данный сигнал поступает на вход блока релейных элементов, с выхода которого формируется разрывное управление моделью 4 таким образом, чтобы в контуре из блоков: 4,3, 5 и 4 существовал скользящий режим, во время которого выход модели подгоняется под выход объекта. В результате на втором входе модели формируется некоторое дополнительное разрывное управление, характеризующее отличие модели от объекта, Одновременно вычисленное разрывное управление поступает на вход блока 6 фильтров, с выхода которого вычисляется среднее эквивалентное значение разрывных сигналов. Далее сигнал инвертируется и через сумматор 1 поступает на вход объекта 2 и пер- . вый вход модели 4. При этом на модели данный сигнал компенсирует среднюю составляющую разрывного сигнала, поступающую на второй вход модели, сохраняя заданные эталонные свойства модели. А поступая на объект
I компенсирует те параметрические или 1
1153314 та от модели.
Составитель П.Кудрявцев
Техред Л.Микеш
Редактор Н.Воловик
Корректор Е.Сирохман:
Заказ 2504/39 Тираж 863
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 сигнальные возмущения, которые вызывают отклонение выхода объек"
Использование дополнительных блоков (блока фильтров и инвертора) и включение указанным способом выгодно отключает предлагаемое устройство от известного, так как применение предложенного изобретения в составе !О автоматических систем расширяет область использования самонастраивающихся систем, использующих в своих алгоритмах скользящие режимы.
Работоспособность предлагаемого регулятора подтверждается исследованиями в промышленных условиях на электроприводах . непрерывного прокатного стана.
Технико-экономический эффект от внедрения прилагаемой самонастраивающейся системы управления обусловлен улучшением динамических свойств автоматических систем . Кроме того, предлагаемое устройство может быть, например, рассчитано на работу в системах регулирования электропривода прокатных клетей.