Редуцированное наблюдающее устройство

Редуцированное наблюдающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 В 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752615/24 . (22) 02.11.89 (46) 30.01.92. Бюл. ЬВ 4 (75) А.Я. Лащев (53) 62-50(088.8) (56) Кузовков Н.T. Модальное управление и наблюдающие устройства. М,; Машиностроение, 1976, с. 70.

Там же, с, 78.

Изобретение относится к наблюдающим устройствам, восстанавливающим полный вектор состояния по измерениям части вектора состояния (наблюдающие устройства Луенбергера).

Известно наблюдающее устройство, содержащее объект управления, блоки усилителей, сумматоры, блок интеграторов и блок усилителей отрицательной обратной связи.

К недостаткам указанного устройства относятся сложность, которая обусловлена его избыточностью, а также малое быстродействие, Наиболее близким к предлагаемому является наблюдающее устройство, содержащее объект управления (набл юдения), интеграторы, усилители и сумматоры.

Известное наблюдающее устройство характеризуется малой динамической точностью вследствие наличия интеграторов, а повышение быстродействия устройства путем увеличения коэффициентов усиления приводит к большой чувствительности к реально существующим помехам. Кроме того, оценка вектора состояния возможна только.Ы3. 1709272 А1 (54) РЕДУЦИРОВАННОЕ НАБЛЮДАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к системам управления, а именно к наблюдающим устройствам. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия наблюдающего устройства — достигается тем, что оно дополнительно содержит усилитель и дифференциатор. 1 ил. при времени оценивания, стремящемся к бесконечности.

Цель изобретения — повышение точности устройства наблюдения.

Поставленная цель достигается введением в устройство параллельно соединенных усилителя и дифференциатора, входами подключенного к входу интегратора, а выхо- а дами — к выходу интегратора. СР

Сущность изобретения заключается в сО следующем. К)

Пусть динамика .объекта управления представляет собой линейное дифференци- Ъ альное уравнение

Х(т)=АХ(т)+ВО(т); (1) 3»

У(1)=СХ(Т), где Х,U — (пх1) — векторы соответственно состояния и управления, m Il;

А,В,С вЂ” матрицы, соответственно, объекта, управления и выходного сигнала (матрица наблюдения). причем dimA=(n n), б!гпВ=(пуггп), б! тС=(г n).

Пусть Т вЂ” матрица типа (п — r). и, преобразующая вектор Х в вектор Z, тогда имеет место равенство

1709272 ка и

Х1

11а12

21а22

У (Я (><>) Z Т „dim т =(гх1)

x(t), . Y С dim Е=(п — r)x1 (2) где Х(:) — оценк@ вектора Х (t);

Y(t) — вектор измеряемых составляющих 5 вектора X(t); Z — характеризует состояние наблюдателя.

В (2) показано, что можно путем преобразований записать

Y 10

Х" (3)

W, где dim Y-r;

dIm W=(n-r), а матрица С приводится к виду С-(1;О), 1 — 15 единичная матрица.

Подставляя матрицы А и В. обьекта и управления в,виде блочных матриц вида

А А В2 () 20 уравнение (1) с учетом (2) и (4) можно записать как

Y = A11Y + A12W + B1U;

W = A21Y+ A22W+ В20. (5)

Определив путем дифференцирования 25 измеряемого вектора Y значение т .и найдя значение произведения А12 из первого уравнения системы (5), можно использовать это произведение в качестве входного сигнала наблюдающего устройства 30

1И=(А22 -М12)ЧЧ+ЦУ вЂ” A11Y — В101+А21у+В20, (6)

Охватим интегратор прямыми связями в виде усилителя и дифференциатора.

Такое построение схемы наблюдаю- 35 щего устройство позволяет повысить быстродействие последнего, при атом пропорциональная составляющая повышает быстродействие, дифференциальная улучшает качество переходного процесса 40 установления выходной величины W, а интегральная повышает точность в установившемся состоянии.

Нэ чертеже представлена схема наблюдающего устройства объекта второго поряд- 45 где а — элементы матрицы А.

На чертеже приняты следующие обозначения; 1 — объект наблюдения (идентифи- 55 кации), 2 — третий усилитель, 3 — первый усилитель, 4 — четвертый усилитель, 5 — первый сумматор, 6 — второй усилитель, 7— интегратор, 8 — пятый усилитель, 9 — дифференциатор. 10 — второй сумматор, 11 — набл юдател ь.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал U(t) поступает на вход объекта 1 наблюдения и на вход наблюдателя 11, а именно на вход усилителя 2, Сигнал

Х1 с выхода обьекта 1 поступает на вход усилителя 3. Усиленные сигналы с выходов усилителей 2 и 3 суммируются в сумматоре

5, а затем их сумма интегрируется, дифференцируется и усиливается при помощи интегратора 7, усилителя 8 и дифференциатора 9, Нэ вход сумматора 10 поступают сигналы с выходов интегратора 7, усилителя

8, дифференциатора 9 и усилителя 4 (усиливает сигнал Х1 с выхода обьекта 1), выходной сигнал c) ;лматора 10 через усилитель 6 поступает в виде отрицательной обратной связи на вход сумматора 5.

Таким образом, введенные в устройство усилитель 8 и дифференциатор 9 позволяют повысить быстродействие наблюдающего устройства.

Формула изобретения

Редуцированное наблюдающее устройство, содержащее с первого по четвертый усилители, первый и второй сумматоры, интегратор, вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход — к первому входу второго сумматора, выход которого является первым выходом устройства и подключен к входу второго усилителя, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй, третий и четвертый входы которого подключены к выходам соответственно третьего, первого и четвертого усилителей, причем вход третьего усилителя подключен к входу объекта ирентификации и является входом устройства, а входы первого и четвертого усилителей подключены к выходу объекта идентификации, который является вторым выходом устройства, отличающееся тем,что,с целью повышения точности и быстродействия устройства, дополнительно введены пятый усилитель и дифференциатор, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, к третьему входу которого подключен выход пятого усилителя, вход которого подключен к входам интегратора и дифференциатора.

1709272

Составитель А. Лащев

Техред М.Моргентал

Редактор А, Огар

Корректор М. Дем"ик

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

Заказ 424 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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