Устройство для синтеза оптимальных управляющих

Устройство для синтеза оптимальных управляющих

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l013

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советохих

Сеииалиотичеоиих

Реопублни

Зависимое or авт. свидетельства №

Заявлено 22 1!.1971 (№ 1631260/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05Л 1.1972. Бюллетень № 18

Дата опуоликования описания 17Х11.1972 л. G 05Ь 17/02

Котзмтет по делам изобретений н отнрытий прн Совете й1иммотров

СССР

621 Л.078 (088.8) Авторы изобретения

А. И. Ванюрихин, В. Н. Игнатенко, В. И. Коржов, В. И. Костюк, Г. M. Низамбаев и О. М, Федотов

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени завод «Арсенал» имени В. И. Ленина

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫМИ ОБЪЕКТАМИ ВТОРОГО

ПОРЯДКА С ЗАПАЗДЫВАВАНИЕМ

Изобретение относится к приборам а втома1ического управления и |может .быть ис пользо вано, например, при оптимальном управлении электроприводом, летательными аппаратами и т. д., т. е. IBQ всех случаях, копда объект управления может быть представлен линейным колебательны.м з веном второго аорядка с чистым временным запаздыванием B контуре управления.

Известны устройогва для си|нтеза оптимальных управляющих воздействий колебательными объекта ми второго,порядка с запаздыванием, содержащие сумматоры, ключи, объект управления, вход которого соединен с выходом триггера, связанного своими входами с соответствующими выходами схемы сравнения, |первый .вход, которой непосредственно соединен с перовым выходом, а через схему у правления,моделью — с первым IBxoдом модели, второй выход,соединен со входом ра спределителя, связан ного двоим первым выходом,со,вторыми вхо1дами,схемы сра в нения и схемы управления моделью и с выходом схемы совпадений, входы которой через ячейки памяти соединены,с соответствующими выходами распределителя. ,Недостатками известных устройств я вляются не пригодность для оптимального по быстродей ствию управления объектами .с чистым временным запазды ванием в контуре управления и значительные трудности аппаратурной реализации, обусловленные необходимо стью построения поверхности (линии) переключения, а та кже тот факт, что оптимальное iso быстродействию управление Iäîстигается только для стационарного случая, т. е. для режима свободных движений объекта.

Цель изобретения — до стижение оптималь10 moro быстродействия в колебательной,системе не только при свободном движении, но и при отработке ступенчатых входных воздействий, устранение влияния на,динамику системы чистого времени запаздывания в кон15 туре управления и упрощение аппаратурной реализации оптимальных управляющих устройст в колебательными объектами с запаз,дыва,нием.

Цель достигается тем, что устройство до20 полнительно содержит координатный преобразователь, пер|вый выход которого соединен с третьим входом схемы сравнения, второй выход — с соответст вующивт входом схемы совпадений, первый вход — с первым:Bblxo25 дом объекта, второй выход которого соединен с перовым,входом HepIBoro сумматора, свяsaIHHoro своим |вторым входом .с первыми входами второго и третьего сумматоров, а выход соединен со вторым входом координатного

30 преобразователя и входом дополнительно уc341013 тановл HHol триггера, выходы которого соединены со вторыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, причегм выход второго сумматора соединен с третьим еходогм координатного преооразователя и через параллельно соединенные,ключи — с соответствую щими входами модели объекта, выход третьего сумматора соединен с четвертым входом коордпнатного преобразо вателя и через параллельно соединенные ключи — с со- 1р ответствующи ми входа ми модели объекта, а вторые входы ключей:соединены с соответствуlolIIHAIH Bblxo3àìè распределителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема предла15 гаемого устройства; .на фи г. 2 даны оптимальные IKpH Bblå переключеHия колебательной системы с запаздыванием iB управлении и 6с3 него; на фиг. 3 представлены фазовые траектории модели, образующие о птимальную кривую переключения, колебательной системы с запазды вающим упра влением.

У стройст во содержит ключи 1, 2, 8, сумматоры 4, 5, б, триггеры 7, 8, ячейки памяти

9, 10, 11, распределитель 12,. координатный преобразователь 1-, схему совпадений 14, и

25 схему сравнения 15, схему 16 упра вления моделью, модель 17, объект управления 18.

Блок 1 устрой спва представляет собой убыстренную модель, движение которой определяется ура в пением объекта, записанным для координат х 1 х и (х"I х"2) в «обращенном» времени.

Бло к II в зависимо сти оТ фазового состояния объекта управления вырабатьввает уlIIра вляющие переменные модели, определяющие собой построение того или иного витка оптимальной линии .переключения.

Блок III Bo oïðoHB BoäHT из фазовых трае кторий модели оптимальную кривую пере- 4р ключения.

Блок IV, сопо ста вляя фазавые координаты о бъекта и синтезированной линии переключения, формирует оптимальные управляющие возд ейст вия, поступающие на объект.

Число используемых ключей и запоминающих устрой сто об усл а вливается областью возможных фазовых состояний объекта, а з начит, и числом воспроизводимых витков кри вой переключения.

Сумматоры 4 и 5 формпруют упра вляющие воздействия соотвес пвен|но Ь„+а и — У„+а, где U„= +-1, а — заданное значение регулируемой переменной.

Работает устройст во .следующим образом.

Если текущее значение ошибки системы х1„-)0, то при сигнале (1+а), поступающем через ключ 1 .на первый вход модели, фазовая траектория модели описывает дугу F I в системе координат х х (фиг. 3). Координата,модели передается при этом через распределитель 12 и ячейку памяти 9,в схему со в паде ний 14, образуя тем самым координа- 65

4 ту х I дуги OIA > оптимальной кривой переклю чения ОК IL IM I.... При,достижении координатой x lI модели з начения, paiBiHOI ( нулю, схема 16 управления моделью зоз вращает последнюю в исходное (нулевое) положение и переводит распределитель 12 1в:со-. стояние, при котором выход модели подключен к ячейке памяти 10, а на вход моделирующего блока через ключ 2 поступает управляющий coil .Ilaл (— 1+а). В ячейке памяти 9 запоминается значение координаты х н соот ветст вую щее концу интервала решения, т. е. точки К (фиг. 2),:которое постоянно поступает в схему со впадений 14. Таким образом начало координат переносится в точку К 1, откуда начинается построение следующего витка линии, переключения. Поскольку коэффи циент передачи,по второму входу модели и х1пра вляющий сипнал,соответственно ра в ны (— тр) и (— 1+а), где т — масштабный

:коэффициент, за ви сящий от пара метров системы, то по окончании .импульса сброса со схемы упра вления 16 фазовая траектория модели с писывает дугу 1х 1 в координатной

СИСТЕМЕ Х ) Х и (фИГ. 3). КООрдИ Ната XI>r, ПО ступающая в схему совпадений 14 из ячей ки памяти 10, дает в этол случае координату х I дуги К IL > ооппттикпммаальной кривой переключе,ния ОК IL М 1 (фиг. 2). Аналогично преды,дущему случаю при равенстве координаты х м нулю срабатывает схема управления,моделью, в новь возвращая модель в исходное состояние .и переключая распредели тель 12 так, что выход моделирующего блока подсоединяется к ячейке памяти 11 и посредством ,ключа 8 коммутируется очередной, третий вход модели. Напряжение ячейки памяти 10, соответспвующее координате х 1 конечной точечки,дуги Рь суммируется в схеме совпадений 14 с сигналом ячейки памяти 9, сдвигая тегм самым IHBчало коордHIHGT системы х lx2 в точку L . Все,последующие построения выполняются подобньгм же образом.

При х,l(0 состояние триггера 8 таково, что с сумматоров 4 и 5 на входы модели через ключи 1, 8,... и 2, 4,..., соответственно поступают yllpaeляющие воздействия (— 1+ а) и (1+а). Фазо вые траектории при этом описывают дуги F 2, R ð, Q, (фиг, 3) в системе переме н ных х"1х"2, координаты хднф которых, поступая через распределитель 12 иячейки памяти 9, 10, 1(на схему совпадений 14, дают координату х" оптимальной кривой переключения O>W L 2М 2.... Таким образом, в том и другом случае сигналы ячеек памятв

9, 10, 11 образуют на входе схемы совпадений 14 координату х1 пра вой и левой,поло вин

341013 оптимальной кривой переключения колеоательной системы с аапаздывающим управлением.

В противофазе с сипналами ячеек памяти

9, 10, 11,на вход схемы 14 с координатного 5 преобразователя И поступает ошибочка х,; системы упра вления, при ведерная к той же координатной системе переменных, что и координата х оптимальной кривой переключения, образуемая выходными н апряжениями ячеек 9, 10, 11. В момент совпадения координат xI,q объекта и х> оптимальной линии пере ключения схема сравнения 15 определяет 15 знак разности между преобразованной коорди натой х>,-„объекта, поступающей с координатного .преобразователя, и коорди х2 опти мальной кривой перезаключения системы. 20

В за виси мости от з нака разности этих координат возбуждается тот или и ной вход три ггера управлений объекта, устана вли вая тем самым знак оптимального управления ооъектом Upg. 25

Одновременно:с этим импульс от схемы сов падений 14, поступая на схему управления моделью и распределитель 12, воз вращает их в исходное состояние, после чего процесс повторяется, 30

Предмет изобретения

VcTpoHIcTlBo,äëÿ синтеза оптимальных упра вляющи х воздействий колебательными объектами второго порядка с запаздыванием, 35 содержащее сумматоры, ключи, объект управления, вход которого соединен с выходом триггера, связанного с воими входами с соответствующими выходами схемы сравнения, первый вход которой непосредственно,соединен с первым выходом, а через .схему ylIIpaiBления моделью — с первым входом модели, второй выход соединении со входом распределителя, с вязан ного своим первым выходом со,вторыми входами схемы сра внени я и схемы управления моделью и,с выходом схемы совпадений, входы которой через ячейки памяти соединены с соот ветствую щими выходами распределителя, отлича осцееся тем, что, с целью, достижения оптимально сти по быстродействию при отра<ботке колебательной системой второго порядка с запаздывающим упр авле нием ступенчатых входных воздействий, оно дополнительно содержит координатный преобразователь, первый выход которого соедиHBIH с третьим входом схемы ср авнения, второй выход — с cooTIBOTc Tвующпм входом схемы совпадений, пер вый вход — Ic перовым выходом объекта, второй выход которого соединен с перовым входом первого сумматора, с вяза нного своим вторым входом с первыми входами второго и третьего сумматоров, а выход соединен со вторым входом координатного преобразователя и входом дополнительно устано влен ного триггера, выходы которого соединены со вторыми входа ми соответственно второго и третьего сумматороB,,ïðH÷åì выход второго сумматора соединен с третьим входом координатного преобразователя и через параллельно соединенные ключи — с .соответспвующими входами модели объекта, выход третьего сумматора соеди не н с четвертым входом коорди натного преобразователя и через, параллельно соеди нен ные ключи — с соответствующими входами модели объекта, а в горые входы ключей соединены с соот ветст вующими IBbIходами распределителя.

341013

Составитель В. Лукашин

Техред 3. Таранеико

Редактор И. Орлова

Корректор О, Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2477/19 Изд, М 810 Тираж 448 Подписиос

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5