Нелинейный адаптивный регулятор

Нелинейный адаптивный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического регулирования нестационарными объектами при наличии шумов измерения. Цель изобретения - повышение точности работы регулятора. В устройстве задатчик 1 подключен на первый вход первого звена сравнения 2, выход которого через последоваW 44fH3 тельно включенные управляемый усилитель 3, интегратор 4, блок выделения минимума 5 и блок выделения максимума 6 управляющего воздействия, на вторые входы которых подключены соответственно выходы задатчиков нижней 7 и верхней 8 границ управляющего воздействия, подключен на вход объекта 9 управления, к выходу которого подключен датчик 10 регулируемой координаты, выход которого подключен на второй вход первого звена сравнения 2. К выходу первого звена сравнения 2 подключен также вход блока 11 оценки среднего значения, выход которого подключен через последовательно включенный блок выделения модуля 12 на первый вход второго звена сравнения 13, на второй вход которого подключен задатчик 14 ошибки регулирования. Выход второго звена сравнения 13 подключен через последовательно включенные пороговый элемент 15, генератор линейного нарастающего напряжения 16 и нелинейное звено 17 - к управляющему входу управляемого усилителя 3. 1 ил. i (Л СА:, 4 1 yift} ifM-f frtf }

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 С 05 В 13/00. (1 а 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4016229/24-24 (22) 04.02.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Ворошиловградский филиал Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промьппленности (72) В.А.Улыбин, А.С.Меняйленко и Ю.И.Бурмистров (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 802928, кл. G 05 В 13/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Я 1276120, кл. G 05 В 13/00, 1985. (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического регулирования нестационарными объектами при наличии шумов измерения. Цель изобретения — повьппение точности работы регулятора..В устройстве задатчик 1 подключен на первый вход первого звена сравнения

2, выход которого через последова„„SU„„1 74177 А1 тельно включенные управляемый усилитель 3, интегратор 4, блок выделения минимума 5 и блок выделения максимума 6 управляющего воздействия, на вторые входы которых подключены соответственно выходы задатчиков нижней 7 и верхней 8 границ управляющего воздействия, подключен на вход объекта 9 управления, к выходу которого подключен датчик 10 регулируемой координаты, выход которого подключен на второй вход первого звена сравнения 2. К выходу первого звена сравнения 2 подключен также вход блока 11 оценки среднего значения, выход которого подключен через последовательно включенный блок выделения модуля 12 на первый вход второго звена сравнения 13, на второй вход которого подключен задатчик 14 ошибки регулирования. Выход второго звена сравнения 13 подключен через последовательно включенные пороговый элемент 15, генератор линейного нарастающего напряжения 16 и нелинейное звено 17 — к управляющему входу управляемого усилителя 3. 1 ил.

4177 равляющему входу управляемого усилителя 3.

Регулятор работает следующим об5

Динамические свойства многих объектов управления, например, в углеобогащении, в угледобыче описываются апериодическим звеном первого порядка с чистым запаздыванием

Ke- P

11 (р) (1) о тр+1 где К, — коэффициент усиления объек15 та;

Т вЂ” постоянная времени объекта; (, — время чистого запаздывания; р — оператор Лапласа.

На объекты действуют неконтролиру20 емые стохастические возмущающие воздействия x(t) аддитивного характера, вероятностные характеристики которых допускают рассматривать их как кваэистационарные. При этом время о„ спада автокорреляционной функции ь„((, (2)

Выходная координата у, (t) объекта измеряется с помехой h (t), вероят30 ностные характеристики которой неизвестны, т.е. на выходе датчика вьгходной координаты объекта сигнал равен

y,(t) =y,(t)+h,();

M fhs(t)3 - O; (3)

D (h ())а ()o где M D — символы математического ожидания и дисперсии соответственно.

4р В регуляторе реализуется следующий закон управления:.

v(t) =

N = Б f((t) (у -Yt(t)) ирп (I< (E(t)}l — E) t, (4) Чмакс при Ч„ч,кс N.

I при }X(E(t)}f -E «0; пвп }M(E(t)}f -E

О, при fN(E(t)}f-БпО, у, () у где g(t) .— коэффициент усиления управляемого усилителя 3.

С() 55.

Например » (й) — — — — —, (5) О d,+F(t)

f ()—

1 137

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может найти применение в системах автоматического регулирования нестационарными объектами при наличии шумов измерения.

Цель изобретения - повышение точности работы регулятора.

На чертеже представлена блок-схема нелинейного адаптивного регулятора.

Задатчик 1 подключен на первый вход первого звена 2 сравнения, выход которого через последовательно включенные управляемый усилитель 3, интегратор 4, блоки выделения минимума 5 и максимума 6 управляющего воздействия, на вторые входы которых подключены соответственно выходы задатчиков нижней 7 и верхней 8 границ управляющего воздействия, подключен на вход объекта 9 управления. К выходу объекта 9 управления подключен датчик IO регулируемой координаты, выход которого подключен на второй вход первого звена 2 сравнения. К выходу первого звена 2 сравнения подключен также вход блока 11 оценки среднего значения, выход которого подключен через последовательно включенный блок 12 выделения модуля на первый вход второго звена 13 сравнения, на второй вход которого подключен задатчик 14 ошибки регулирования. Выход второго звена 13 сравнения подключен через последовательно включенные пороговый элемент 15, генератор 16 линейно нарастающего напряжения и нелинейное звено 17 к упС,d, — константы;

F(t) — нелинейное звено; выходная координата объекта; заданное значение выходной координаты; ошибка регулирования; заданное значение ошибки регулирования;

1374177

V(t) — управляющее воздействие на входе объекта;

V»„,V„«,— минимальное и максимальное значения упРавляющего воздействия;

М вЂ” символ математического ожидания; — время.

Нелинейное звено 17 формирует, например, один из следующих законов:

P(t) = (,47; () = .4t, (6) где — константа. (.

Выход первого звена 2 сравнения подается на вход блока ll оценки среднего значения. В блоке ll определяется оценка математического ожидания M(/(t)$ ошибки регулирования.

Выходной сигнал блока 11 подается.на вход блока 12 выделения модуля указанного сигнала, т.е. на выходе блока 12 сигнал равен М(Q(t)jf, Сигнал с выхода блока 1 2 сравнивается на втором звене 13 сравнения с сигналом задатчика 14 ошибки регу- 25 лирования E . На выходе второго зве+ на 13 сравнения образуется сигнал, равный fM gf (t)) -K. l.

При этом возможны следующие три случая: (. -E, М(Я(С))ь < ) (7)

2, М((t)j ) Я " ° (8)

3. Mfg(t))i « -, (9)

Допустим, начиная с момента времени t = 0 имеет место первый случай 35 (7)

При этом на выходе второго звена

13 сравнения сигнал меньше или равен с,, а знак сигнала отрицательный или равный нулю. Следовательно, 40 на входе порогового элемента 15 отрицательный или равный нулю сигнал, а на выходе этого элемента сигнал отсутствует. С выхода генератора 16 линейного нарастающего напряжения по- 45 дается постоянное напряжение U максимальной величины через последовательно включенное нелинейное звено

17 на управляющий вход усилителя 3 и его коэффициент усиления равен нулю 50 (g(t) =О) .

Поэтому на входе интегратора 4 сигнал также равен нулю, а на выходе его имеется постоянный сигнал Ч„„„

Ч (0) V„ „,ïîñòóïàþùèé через последовательно включенные блоки вьщеления минимума 5 и максимума 6 управляющего воздействия на вход объекта 9.

Таким образом, система регулирования в этом случае оказывается разомкнутой, Пусть теперь в момент времени t=t возмущение воздействия x(t) нарушает условия (7). В данном случае имеет место второй случай (8). Тогда на выходе первого звена 2 сравнения () 0, à fN(g(t)$ f - i0. На входе усилителя 3 сигнал отличен от нуля.

На выходе второго звена 13 сравнения сигнал больше нуля, поэтому на выходе порогового элемента 15 сигнал также не равен нулю. Последний запускает генератор 16 линейно нарастающего напряжения, выходной сигнал которого через нелинейное звено 17 поступает на управляющий вход усилителя 3 и снижает коэффициент усиления (за счет шунтирования его входа). Линейно нарастающий сигнал генератора 16 U(t) достигает своего максимального значения U, в этот момент коэффициент усиления усилителя 3 (t) падает до нуля. Цикл работы генератора повторяется через время Т (период следования импульсов) .

После того, как усилитель 3 восстановит максимальный коэффициент усиления, начинает изменяться управляющее воздействие V(t). При этом выходная величина интегратора 4 начинает отслеживать рассогласование при периодически изменяющемся коэффициенте усиления усилителя 3.

В момент t - ti условия (7) восстанавливаются,. поэтому коэффициент усиления усилителя 3 скачком падает до нуля, так как в силу условия (7) на управляющем входе усилителя скачком появляется напряжение U(t)=U>.

В момент времени t=t имеют место

9 условия (9) .

При этом система работает аналогично случаю (8) до тех пор,пока в момент времени t t не восстановят4 ся условия (7) .

При управляющем воздействии V(t)=

=const, напряжение U(t) скачком увеличивается до 0 ., а коэффициент усиления до g(t)=0, т.е. система управления снова размыкается. Так как сигнал на входе интегратора 4 при этом становится равньм нулю, на его выходе остается сигнал V(t4), достиг" нутый в момент восстановления условия (7).

1374177

Составитель А.Лащев

Редактор Н.Швыдкая Техред H.Ïîïîâè÷ Корректор А.Тяско

Заказ 601/43 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Период следования линейно нарастающих импульсов генератора 16 определен по данным моделирования и составляет

Т = (0,8- 1,1)"., Однако возможны и другие его величины, исходя из желаемого характера изменения выходной координаты объекта управления. 10

Интенсивность изменения коэффициента усиления усилителя 3 выбирается иэ условия желаемой скорости сходимости процесса управления и допускаемых перерегулирований и может выбираться видом нелинейности и периода Т генератора 16. Предлагаемый адаптивный нелинейный регулятор реализует алгоритм, близкий к алгоритму работы оператора технологического 20 процесса и обеспечивает по сравнению с известным более высокую точность. формула изобретения

Нелинейный адаптивный регулятор, 75 содержащий блок оценки среднего значения, нелинейное звено, первое звено сравнения, подключенное первым и вторым входами соответственно к выходам задатчика и датчика регулируемой координаты, а выходом — к информационному входу управляемого усилителя, соединенного выходом через интегратор с первым входом блока вьщеления минимума, второй вход и выход которого подключены соответственно к выходу задатчика нижней границы управляющего воздействия и к входу блока выделения максимума, соединенного вторым входом с выходом задатчика верхней границы управляющего воздействия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ-. ности работы регулятора, в него дополнительно введены эадатчик ошибки регулирования, блок выделения модуля, второе звено сравнения, пороговый элемент и генератор линейно нарастающего напряжения, вход блока оценки среднего значения подключен к выходу первого звена сравнения, а выход.через блок выделения модуля — к первому входу второго звена сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика ошибки регулирования, а выход подключен через последовательно соединенные пороговый элемент генератор линейно нарастающего напряжения и нелинейное звено = к управляющему входу управляющего усилителя.