Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления

Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к самонастраивающимся по входному сигналу системам автоматического управления и может быть использовано, когда вид и параметры входного воздействия изменяются в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение точности системы в условиях неопределенности по структуре полезного входного воздействия. Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления содержит последовательно соединенные сумматор 1, регулятор 2, объект управления 3, выход которого соединен со вторым входом сумматора 1, выход которого через последовательно соединенные полосовой фильтр 4, квадратор 5, блок умножения 6, усилитель 7, блок извлечения квадратного корня 8, блок умножения 9, сумматор 10, регулятор 11, модель объекта управления 12, квадратор 16, усилитель 14 соединен с первым входом сумматора 15. Новым является введение полосового фильтра 4, квадратора 16, функционального преобразователя 18, блока умножения 9, усилителя 14, блока извлечения квадратного корня 8, генератора белого шума 19, сумматора 15, регулятора 11, модели объекта управления 12, а также обусловленных данными элементами новых связей. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111 (504 С 05 В 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 431 6660/24-24 (22) 03.07.87 (46) 15.12,89. Бюл. 1(46 (72) А.В.Архангельский„ Ю.И.Мищенко, P.È.ÏðîKîôüåâà и С.В.Топильский (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 439788, кл. G 05 В 13/02, 1974 ° (54) САМОНАСТРАИВАИГ АЯСЯ ПО ВХОДНОМ"

СИГНАЛУ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к само— настраивающимся по входному сигналу системам автоматического управления и может быть использовано, когда вид и параметры входного воздействия изменяются в широком диапазоне. Цель изобретения — повышение точности системы в условиях неопределенности по структуре полезного входного воздействия. Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления со2 держит последовательно соединенные сумматор 1, регулятор 2, объект управления 3, выход которого соединен с вторым входом сумматора 1, выход которого через последовательно соединенные полосовой фильтр 4, квадрато р 5, блок умножен ия 6, усилитель 7, блок извлечения квадратно го корня 8, блок умножения 9, сумматор 10, регулятор 11, модель объекта управления

12, квадратор 16 и усилитель 14 соединен с первым входом сумматора 15.

Новым является введение полосового фильтра 4, квадратора 16, функционального преобразователя 18, блока умножения 9, усилителя 14, блока из— влечения квадратного корня 8, генератора белого шума 19, сумматора 15, регулятора 11, модели объекта управ— ления 12, а также обусловленных данными элементами новых связей. 4 ил.

1529176

Изобретение относится к самонастраивающимся по входному сиГналу системам автоматического управления (САУ) и может быть использовано в случаях, когда вид и параметры входного воздействия изменяются в широком диапазоне.

Целью изобретения является повышение точности системы в, условиях неопределенности по структуре полезного входйого воздействия °

На фиг. 1 приведена структурная схема самонастраивающейся по входному сигналу системы управления, на фиг.2 - 15 графики квадратов амплитудно-частотных характеристик полосового фильтра (Я)1 и системы по ошибке (W<4)1 и спектральных плотностей . полезного сигнала Sх и помехи S на фиг . 3 — структурная схема функ иионального преобразователя, на фиг ° 4— графики зависимости среднего квадрата выходной координаты. прототипа Нф и предлагаемой системы Нф от времени. 25

Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления (фиг.)) содержит сумматор 1, на вход которого подаются полезное воздействие х .и помеха n. Выход сумматора 1 соединен через последовательно соединенные регулятор 2 и объект 3 управления с вторым входом сумматора 1, а через последовательно =оединенные полосовой фильтр 4, квадратор 5, блок 6 умножеусилитeas 7 блок 8 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения, сумматор 10, регулятор 11, модель 12 объекта управления, квадратор 13 и усилитель 14 — с первым входом сумматора 15 и через кнадратор 16 с вторым входом

40 сумматора 15, выход которого через блок 17 подстройки соединен с вторыми входами регуляторов 2 и 11 и через функциональный преобразователь

18 с вторым входом блока 6 умножения, Генератор 19 белого шума соединен с вторым входом блока 9 умножения, а выход модели 12 объекта управления с вторым входом сумматора 10.

На фиг, 3 обозначены: 18.1 — уси50 литель; 18 ° 2 — источник опорного напряжения; 18 . 3 — сумматор; 18 .4 квадратор (выпрямитель); 18.5 — усилитель °

Обозначим передаточные функции регулятора 2 и объекта 3 управления Кп и 11 соответственно. Тогда передаточная функция по ошибке

w (Р) (1)

Е ) + KpW0(P)

Анализ выражения (1) показывает; что при различных передаточных функциях объекта управления передаточная функ ция системы по ошибке имеет во много раз больше полосу пропускания, чем передаточная функция системы по выходной координате объекта управления .

Выбираем передаточную функцио полосового фильтра вида !

Т()Р

) +2)„T„P+T P

) пт(р) Полосовой фильтр предназначен для выделения помеховой составляющей входного сигнала. Частота настройки полосового фильтра, (фиг. 1) выбирается на иного больше максимальной частоты полезного входного воздействия, поэтому в полосе пропускания полосо". вого фильтра сосредоточена только Помеха .

Дисперсия сигнала на выходе полосового фильтра с учетом передаточной функции системы по ошибке ()) имеет вид

2 ) . 1 о гор (<) 2л J B„lwа(з(р)! lw„ (jr@)l )и. (з) Параметры Ха, „ лолоооаого фыльтра выбираются такими, чтобы амплитудно-частотная характеристика системы по ошибке W<(jfD) в полосе пропускания полосового фильтра W „+(jQ) изменялась незначительно (фиг. 2) . В этом случае выражение (3) можно записать в виде

Выражение (4) с учетом (2) имеет вид — В s.1w (ia.)1

G () - — -" — -- —" ——

"1 4 f„T„ (5)

Иэ выражения (5) следует оценку спектральной Плотности помехи

6 „(e) = SnlW (jQ )1

1и„()иУь . (4)

-00 и где1)1 ()Я„)1 — квадрат амплитудночастотной характеристики системы по ошиб1 ке при ЯЯ

Tè

5 л 2 41 Тп у) O " (h nT CN (< )1 где W ()Я) — передаточная функция (м формирующего фильтра, состоящего из блоков

10 — 12:

1529176

Удвоение помеховой составляющей учитывается в значении коэффициента усиления усилителя 14:

Дпя формирования оценки сигнала

5 помехи с требуемой спектральной плотл ность S воспользуемся соотношением и

W (3а) - — — — ——

+ tap + 1 „л,(М

Из выражения (6) следует, что для формирования оценки спектральной плотности помехи необходимо оценку дисперсии с выхода квадратора 5 умножить на переменный коэффициент

4 Т„ к „= — — -.-" — —. -. (7) ! "ЕМ (3M ) )

Коэффициент (7) формируется функциональным преобразователем 18. Согласно фиг ° 1 дисперсия сигнала ошибки на выходе сумматора 1 имеет вид () =6, (t) + Gx (t)— — S„fW ()1 de +

2л Е

+ — - (s„/w,(jv)I d у, (8) где G (t) O „(t) — дисперсии сигнала

-z ошибки, вызванные помехой и полезным сигналами соответственно

Так как спектральная плотность помехи является белым шумом и не зависит от частоты, то дисперсию помеховой составляющей сигнала v h(t) (8) - Я ( определим методом формирующегб фильтра с передаточной функций

1 + К,Ы„,(Г) на вход которого подается оценка сигнала помехи с генератора 19 белого шума (фиг. 2) со спектральной плотБ ея.

Критерием работы контура самонастройки является выражение

Б„(е) — G (с) = О. (9)

Для получения на выходе сумматора

15 сигнала, соответствующего методу

Винера-Колмогорова необходимо согласно выражению (Bf от оценки дисперсии сигнала ошибки 0 (t) вычесть удz

E военную помеховую составляющую

G е (t). G (t) — 2G„(t) = С „(t)

- g„(t) . (I О) п „„(t) л (11) n„(t) = m

1О где m - масштабный коэффициент;

S — уровень спектральной плотносген ти сигнала на выходе генератора белого шума.

15 п(t) = SÄ у -и, „(Е), (12) где 1: — усилитель 7 с коэффициентом

25 1 усиления

8геи

Предлагаемая систама управления не требует изменения своей структуры в зависимости от изменения структуры

3р полезного входного воздействия.

Система управления работает сле— дующим об ра зо м .

Полезный сигнал х и помеха и пода35 ются на вход сумматора I, с выхода ко торого сигнал поступает на первый вход регулятора 2. С выхода последнего сигнал через объект 3 управления подается на второй вход сумматора 1.

4О Сигнал ошибки E с выхода сумматора

1 через полосовой фильтр 4, квадратор 5, блок 6 умножения, усилитель 7, блок 8 извлечения квадратного корня, блок 9 умножения, сумматор I О, регу45 лятор 11, модель 12 объекта управления, квадратор 13 и усилитель 14 подается на первый вход сумматора 15 и через квадратор 16 на второй вход сумматора 15, с выхода которого сигнал рассогласования через блок 17 подстройки поступает на вторые выходы регуляторов 2 и 11, а также через функциональный преобразователь 18 на второй вход блока 6 умножения. С выхода генератора 19 белого шума случайный сигнал подается на второй вход блока 9 умножения. Сигнал с выхода модели 12 объекта управления поступает на второй вход сумматора 10.

При условии, ч то шкалы электронных блоков самонастраивающейся системы и генератора белого шума совпадают, m=1.

20 В этом случае выражение (11) примет вид

15291 76 фиа8 ñ

à2 nv аК аюФ Ф

Составитель А.Лащев

Редактор А.Лежнина Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Закаэ 7640/42

Тираж 788

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101

Формула изобретения

Самонастраивающаяся по входному сигналу система управления, содержащая два квадратора, последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого является входом системы, первый регулятор, объект управления, выход объекта управления соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен через первый квадратор с первым входом второго сумматора, выход которого через блок подстройки соединен с вторым входом первого регулятора, выход второго квадратора через первый усилитель соединен с вторым входом второго сумматора, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит полосовой фильтр, третий квадратор, два блока умножения, функциональный преоб ра зов атель, второй усилитель, блок извлечения квадратного корня, генератор белого шума, третий сумматор, второй регулятор, модель объекта управления, причем выход первого сумматора через последовательно соединенные полосовой фильтр, третий квадратор, первый блок умножения, второй усилитель, блок извлечения квадратного корня, второй блок умножения, третий сумматор, второй регулятор и модель объекта управления соединен с входом второго квадратора,,выход блока подстройки соединен с вторым входом второго регулятора и через функциональный преобразователь с вторым входом первого блока умножения, выход генератора белого шума соединен с вторым входом второго блока умножения, а выход модели объекта управления - с вторым входом третьего сумматора.