Устройство для идентификации статических параметров многосвязной автоматической системы

Устройство для идентификации статических параметров многосвязной автоматической системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к идентификации автоматических систем. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения устройства. Формируют сигнал задания. Измеряют сигнал задания N-м контуром автоматической системы. Полученный сигнал сравнивают с сигналом обратной связи N-го контура модели. Формируют сигнал управления N-м контуром пропорционально полученной разности. Измеряют преобразуемую величину N-го контура модели. Сравнивают полученный сигнал с сигналом обратной связи N-го контура системы. Формируют сигнал управления N-м контуром модели пропорционально полученной разности. Соответствующие коэффициенты прямых и обратных преобразований находят по определенным формулам. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 В 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ

СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОСВЯЗНОЙ

АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к идентификации автоматических систем.

Цель изобретения — повышение точноХ ям Yq Sg «-11 м К пм

» hY hn

h- K $< (1 + S;h<) ° К- ..

М 22» р 170 173» Fig.2, Приборы и системы управления, 1973, Ф 7, с.13, рис.45.

Изобретение относится к области .идентификации (определению статических параметров) автоматических систем и может быть использовано для экспериментального определения статических характеристик динамических .объектов, входящих в многоконтурную систему автоматического управления, имеющую один или несколько замкнутых контуров подчиненного регулирования.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области изменения.

Поставленная цель достигается тем, что фор.".ируют сигнал задания, измеряют греобразуемую величину и-го контура исследуемой системы, полученный гиг le сравнивают с сигналом обратн М снязн п ãо контура

„„SU„„1474596 А1 сти и расширение области применения устройства. Формируют сигнал задания. Измеряют сигнал задания и-м контуром автоматической системы. Полученный сигнал сравнивают с сигналом обратной связи n-ro контура модели. Формируют сигнал управления и-м коитуром пропорционально полученной разности. Измеряют преобразуемую величину и-го контура модели. Сравнивают полученный сигнал с сигналом обратной связи и-ro контура системы.

Формируют .сигнал управления и-м контуром модели пропорционально полученной разности. Соответствующие коэффициенты прямых и обратных преобразований находят по определенным формулам. 1 ил.

2 модели. Формируют сигнал управления и-м контуром системы пропорционально полученной разности, измеряют преобразуемую величину и-го контура модели, полученный сигнал сравнивают с сигналом обратной связи и-го контура системы, формируют сигнал управления r-м контуром модели пропорционально полученной разности, измеряют преобразованные значения и-го контура системы и модели, а соответствующие статические параметры прямых К „ и обратных преобразований определяют пз ь. соотношений

1474596 где Х„, 7„, у — соответственно преем образуемая величина и ее преобразованное значение п-го контура системы и модели;

Бнэ К э Р» ь

S, K„ р„— соответственно. коэффициенты преобразований - результирующий, прямого и обратного преобразования п-го контура системы и модели.

Сущность работы данного устройства заключается в том,, что в результате перечисленных операций преобразования сигналов ввиду взаимодействия, операторов преобразования исследуемой системы и модели получены две (для каждого контура) передаточные функции: передаточная фнукция исследуемого контура, в которую входят коэффициенты модели этого контура, и передаточная функция модели исследуемого контура системы, в которую входят коэффициенты системы.

Из полученной системы уравнений путем соответствующих преобразований, алгоритм. которых приведен в виде математических выражений, удается получить искомые величины.

Пусть исследуемая автоматическая система содержит п контуров регулирования. Тогда математическая модель, отражающая взаимосвязь стати« ческих ..параметров и-го контура управления, имеет вид

S u-i Kt» (1)

1+ S» КiРл

При этом п-й контур выполняет функцию контура главной обратной связи, а Х„ и Y „ - сигналы задания и регулируемая координата. Все другие (и-i)-e контуры, входящие в состав п-ro контура, выполняют функции контуров подчиненного регулирования. Например, в случае автоматизированного электропривода в качестве главной обратной связи используется контур регулирования скорости или позиционирования, а в качестве контура подчиненного регулирования — контур регулирования тока.

На чертеже представлена схема устройства. где Е, и Y„— преобразуемый автоматической системой

40 в первом контуре сигнал и его преобразованное значение;

S> К,, р, — соответственно коэффициенты преобразо45 вания — результирующий, цепей прямого и обратного преобразования.

При этом выражение для первого

50 контура модели имеет вид

К 1м м .V

1м (3) К1м 1лм где и Y„„„ — преобразуемая мо" челью первого контура величина и ее преобразованное значение;

Устройство состоит из первого и второго элементов 1 и 2 сравнения системы, первого и второго блоков 3

5 и 4 обратной связи первого и второЭ го объектов 5 и 6 управления, первого и второго элементов 7 и 8 сравнения модели, модель 9 первого объекта управления, модель 10 второго объекта управления, первого и второго блоков 11 и 12 модели обратной связи, третьего и четвертого элементов 13 и 14 сравнения системы, третьего и четвертого элементов 15 и 16 сравнения модели и блока 17 решения системы алгебраических уравнений.

Первый объект 5 управления и первый блок 3 обратной связи образует первый контур регулирования, второй объект 6 и блок 4 — второй контур регулирования.

Блок 17 представляет собой известный аналоговый блок, предназначенный для решения системы уравнений.

Определение статических коэффициентов преобразования замкнутой многоконтурной системы с помощью

30 данного устройства начинают с определения коэффициентов первого контура. Тогда математическая модель, определяющая соотношение статических.параметров, определяется следующим соотношением:

Y К1

S = - = — — — — — i (2)

Е, 1+ К1Р

1474596

1М (13) 1м= Х 1м 1 1 (5) откуда

Х ih Y1K 1м

К1

1У 1м (14) (6) у

К = --1- К

1 У 1м

1М (15) 45 (7) $,м (1 — $,Р,)

1м е} 1 I»

S>, K,„, 1".1м - соответственно

1м коэффициенты преобразования - результирующий, цепи прямого и обратного преобразования модели.

При этом формируется сигнал Х

1Ю измеряется сигнал Х, первого контура исследуемой системы, полученный сигнал сравнивается с сигналом Y на выходе первого контура модели, формируется сигнал управления подаваемый на вход первого контура системы пропорционально полученной разности в соответствии с уравнением

Z, = Х, — },„ У,, (4) где р1„ — коэффициент обратного преобразования первого контура модели.

Измеряется сигнал Х,„, полученное значение сравнивается с сигналом У „ на выходе обратной связи первого контура системы, формируется сигнал управления Е,„, подаваемый на вход первого контура модели пропорционально полученной .разности по соотношению где Р, - коэффициент обратного преобразования первого контура системы.

Решением уравнений (2)-(5) является соотношение

У, S (1 — $1м / м)

Х, 1-Sp, s, р,„ для исследуемой системы и для модели.

После подстановки уравнений (2) и (3) в (6) и (7) получают

К1

S1 (8) 1 + К 1 1 1 + К 1м / 1м

К 1м

S (9)

1+К +К

Из уравнения (8) очевидно, что при выборе коэффициентов K и р 1м достаточно малыми, например, в гределах ошибки преобразования первого контура, влияние статических коэффициентов модели на результирующий коэффициент преобразования системы может иметь весьма малую ве» личину.

В соответствии с сигналом Х,, подаваемым на вход первого контура системы, получают сигнал У, на выходе в соответствии с уравнением (1 + К,, + К „ в, ) = К,Х„(10) 15 а в соответствии с сигналом Х „„, подаваемым на вход первого контура модели, сигнал У, на выходе в соответствии с уравнением

20 (1 + K, р, + K,„p,„) = K,„Х, (11) Из уравнения (11) можно получить аналитическое выражение для коэффициента обратного преобразования р, исследуемого контура

К 1м Х 1м Y 1м (1+К см } м )

К1У1м

30 Подставив (12) в (10), получают

Если выполнить условие равенства

40 сигналов Х „и Х,, выражения (13) и (14) приобретают свойство инвариантности относительно преобразуемых сигналов

Следовательно, измеряя в установившихся режимах сигналы Х,, Х,„, Y „,,Y на входе и выходе системы и модели по известному коэффициенту преобразования модели К,, можно вычислить в блоке l7 коэффициент пря( мого преобразования К первого кон1 тура системы. Коэффициент обратного

55 преобразования при этом определяется из соотношения

$ (+ } 55,),, ) (— (16

К,$, 1474596

Далее определяется коэффициент прямого преобразования второго контура. Для этого контура первый контур с результирующим коэффициентом преобразования S„ выполняет функцию контура подчиненного регулирования.

Тогда математическая модель исследуемой системы, определяющая соотношение статических параметров, имеет вид

+ S K2Р+ S К2„ 2

Kz, Y 2 — преобразуемая величина и ее преобразованное значение для второго контура системы; р 2 — соответственно коэффициенты преобразования †. результирующий, цепей прямого и о6ратного преобразования второго контура.

Соответствующая модель имеет вид где

SÄ-, К2, (25) 25

У2м $1м К 2м (18) 2м 1 + 8 qì К2м 9<м

В соответствии со схемой устройства измеряют сигнал X 2, полученное значение сравнивают с сигналом на выходе обратной связи Y 2„ на выходе модели, формируют сигнал управ- ления Е2, подаваемый на вход второго контура системы пропорционально полученной разности в соответствии с уравнением

40 где (29) 50 (20) 2м Х 2м r

55 Формула изобретения — — — — (17)

У2 Б.К2

1 + S K2pz

Г2= Х,— Р,ÄY,, - (19) — коэффициент обратного

2м преобразования второ-, го контура модели.

Измеряют сигнал Х2, полученное значение сравнивают с сигналом У1 на выходе второго контура системы, формируется сигнал управления Ez„ подаваемый на вход модели пропорционально полученной разности в соответствии с уравнением

Совместное решение уравнений (17) - (20) приводит к следующим соотношениям:

У2 S Ц (1 $амР/м), (21)

Х 2 1 S Pi P2 8цм / 2м

У2м S Вм(1 — S892)

S>Ä = — — = — -" — — — — — — - (22)

2м 1 Pz м 2м

После подстановки (17) и (18) в уравнения (21) и (22) получают

SiKz

S2 — - — — — - - — — —, (23) 1 + S,Ê, p,+ S,„K,„t,„

При выборе коэффициентов К 2„ и р2„ в области малых значений можно считать, что S 2 = S ê.

В соответствии с сигналом Х 2 получают сигнал У 2 иа выходе второго контура системы в соответствии с уравнением

У2(1 + 8,Kz Р2+ S eKg Р2 ) и сигнал У2„на выходе модели

У,„(1+ S,Ê„p,+ S,„,KÄÄ pÄÄÄ) =

81м К2мХ м (26)

Из уравнения (26) также можно получить аналитическое выражение для коэффициента обратного преабразова35

8/м К2мХ 2м У2м(1+8 1м К 2м ам) (5 = S,ÊУ (27) Подставив (27) в (25), получают (28)

2м

Поэтому, измеряя установившиеся

45 можно вычислить в блоке 17 соответствующие, коэффициенты:

X 2 YtS K2м

К2 — ——

Х2У 2м (30)

S (S2K2

Устройство для идентификации статических параметров многосвязной автоматической системы, содер1А74596 жащее два элемента сравнения системы, два блока обратной связи, причем выход второго элемента сравнения системы подключен через пер5 вый объект управления к входу первого блока обратной связи и входу второго объекта управления, выход которого соединен через второй блок обратной связи с первым входом первого элемента управления системы и с первым входом первого элемента сравнения модели, выход первого блока обратной связи подключен к первому входу второго элемента сравнения системы и первому входу второго элемента сравнения модели, модель первого объекта управления, выходом подключенная к входу модели второго объекта управления и к входу первого блока модели обратной связи, выход модели второго объекта управления соединен с входом второго блока модели обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены третий и четвертый элементы сравнения системы, третий и четвертый элементы сравнения модели и блок решения системы алгебраических уравнений, причем первый вход третьего элемента сравнения системы и второй вход первого элемента сравнения модели соединены с входом устройства, выход второго блока модели обратной связи соединен с вторым входом третьего элемента сравнения системы и вторым входом третьего элемента сравнения модели, первый вход которого подключен к выходу первого элемента сравнения модели, выход третьего элемента сравнения системы соединен с вторым входом первого элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента сравнения системы и с первым входом блока решения системы алгебраических уравнений, выход третьего элемента сравнения модели подключен к первому входу второго элемента сравнения модели и к второму входу блока решения системы алгебраических уравнений, выход четвертого элемента сравнения системы соединен с вторым входом второго элемента сравнения системъ|, выход первого блока модели обратной связи подключен к второму входу четвертого элемента сравнения системы и к второму входу четвертого элемента сравнения модели, первый вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения модели, а выход — с входом первой модели, третий вход блока решения системы алгебраических уравнений соединен с выходом первого объекта управления, четвертый вход - с выходом модели первого объекта управления, пятый вход - с выходом второго объекта управления, шестой вход — с выходом модели второго объекта управления, а первый и второй выходы блока решения системы алгебраических уравнений являются соответственно первым и вторым выходами устройства.!

474596

Составитель Г.Нефедова

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова

Корректор, Л.Патай

Заказ 1891/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-85, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101