Многоканальная система экстремального регулирования

Многоканальная система экстремального регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е и)) 528544

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиа

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.02.74 (21) 1994793/24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.76. Бюллетень М 34 (51) М, Кл. G 05В 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-54(088.8) Дата опубликования описания 06.12.76 (72) Авторы изобретения

С. А. Сахабетдииов, В. М. Борисов и Ю. К. Кузин (1! Зс".явптсль (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА

ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ дЯ

OU;

Изобретение предназначено для управления различными многоканальными объектами, преимущественно такими, свойства которых подвержены случайным возмущениям в широких пределах.

Известны многоканальные системы экстремального регулирования, содержащие дифференциатор, детектор-ограничитель и в каждом канале генератор поисковых колебаний, блок умножения и интегратор (1), или содержащие дифферепциатор, релейный элемент и в каждом канале генератор поисковых колебаний, триггер и интегратор (2). Такие системы имеют сравнительно низкую точность.

Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является система, содержащая в каждом канале регулирования последовательно соединенные генератор поисковых колебаний, фазосдвигающий блок, синхронный детектор, фильтр, первый блок умножения, интегратор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом геневатора поисковых колебаний, а выход — с соответствующим входом объекта регулирования, и дифференциатор, вход которого соединен с выходом объекта регулирования и со вторым входом синхронного детектора каждого канала регулирования (31.

Б известной системе на выходах фильтров образуются сигналы, пропорциональные коорBQ динатам градиента выходного сигнала Q д0; объекта по его входным сигналам U;, где

i= 1,2,...n.

Эта система реализует градиентный метод поиска экстремума в соответствии с уравнением

dU; где Ut — — скорость изменения управляdt ющего (входного) сигнала в 1-ом канале; К— постоянный коэффициент усиления (К(0 при

15 поиске минимума и K)0 при поиске максимума Q).

Алгоритм работы известной системы определяется следующим уравнением:

20 = / + из которого следует, что при больших (по абOQ солютной величине) значениях сигнала

25 Ot характеризующего дрейф экстремума, знак и

dQ величина сигнала — определяются сигналом

DQ

30 N — и система в этом случае нередко теряет

528544 устойчивость. Такие ситуации на практике ознпкают довольно часто, в особенности, при управлении различными технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение точности и устойчивости многоканальной системы экстремального регулирования в условиях дрейфа экстремума.

Это достигается тем, что в многоканальной системе экстремального регулирования установлены квадраторы, блоки умножения, у илитель, блок деления, первый, второй и третий суммирующие усилители и инвертор, причем квадратор в каждом канале регулирования соединен с выходом фильтра и с:первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, выходы квадраторов соединены с соответствующими входами первого суммирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом блока деления, выходы вторых блоков умножепня соединены с соответствующими входами второго суммирующего усилителя, выход которого через инвертор соединен с первым входом третьего суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, третий вход через усилитель соединен с выходом объекта регулирования, а выход — со вторым входом блока деления, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения каждого канала регулирования.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой многоканальной системы экстремального регулирования.

Многоканальная система экстремального регулирования содержит объект регулирования 1, дифференциатор 2, синхрочные детекторы 3, усилитель 4, фазосдвигающие блоки

5, фильтры 6, генераторы 7 поисковых колебаний, квадраторы 8, сумматоры 9, блок 10 деления, первые блоки 11 умножения, интеграторы 12, вторые блоки 13 умпожения, первый, второй и третий суммирующие усилители 14, 15, 16 и инвертор 17.

Многоканальная система экстремального регулирования работает следующим образом.

До включения системы в режим нормальной эксплуатации выбирают и устанавливают в генераторах 7 амплитуды и частоты поисковых колебаний, причем частоты должны быть .существенно больше, а амплитуды существенно меньше соответствующих параметров управляющих сигналов Уь U> ... U объекта регулирования.

Кроме того, выбирают и устана вливают коэффициент усиления усилителя 4 и начальные условия интеграторов 12. Затем включаот систему экстремального регулирования в режим нормальной эксплуатации.

В процессе работы сигналы с генераторов поисковых колебаний подаются на входы объекта регулирования 1 и фазосдвигающие блоки 5 и, пройдя через них, поступают на вхоФильтруются фильтды детекторов 3 и затем рами 6.

На выходах фильтров

6 формируются сигдО дУ; — —, которые служат налы, пропорциональные для определения градиента выходного сигнала объекта регулирования 1 по его управляющим сигналам U>, Uz, ... U .

На входы блоков 11 поступают сигналы с выходов фильтров 6 и сигнал с выхода:блока

15 деления, пропорциональный коэффициенту усиления (К) системы экстремального регулирования. На выходе блоков 11 формируютOQ ся сигналы, пропорциональные К, которые

20 дУ; в соответствии с градиентным методом поиска экстремума равны скорости изменения управляющих сигналов в ",,àííîì канале нерегуOQ

25 лированпя (U, = К, i =1,2,...n . Эти дУ; сигналы интегрируются в интеграторах 12 (т. е. формируются управляющие сигналы U;) и подаются на соответствующие входы объекта регулирования 1. Сигналы с выходов фильтров 6 и блоков 11 подаются на входы блоков

13, на выходе которых образуются сигналы, д пропорциональные U . Эти сигналы в сумдУ; мирующем усилителе 15 суммируются, в блоке 17 ин вертируются и на первый вход суммирующего усилителя 16 подается сигнал, равный

OQ

U,. дУ;

1=1 вен сумме его входных сигналов: и

aQ+ Q — U< — aQ+ Q„

ЧГЧ дЯ дУ;

c-i

60 где и дУ;

На второй, вход усилителя 16 подается сиг45 нал с выхода дифференциатора 2, равный nQ (а — коэффициент усиления усилителя 4; предполагается, что усилитель 4 имеет инвертирующий и неинвертирующий входы и переход от поиска минимума к поиску максимума осуществляется перекоммутацией этих входов) .

На третьем входе усилителя 16 сигнал равен выходному сигналу дифференциатора 2:

dQ

55 у

Q= . Выходной сигнал усилителя 16 ра528544

Сигналы на входе и выходе каждого из

OQ квадраторов 8 равны соответственно и дУ; () . Сигнал на выходе суммирующего усидУ; ) лителя 14» соответственно на первом входе

Il

% /OQ блока 10 рагеи » () . Сигнал на выходе ,Д 1.дУ; )

1=1 блока 10, а следовательно, коэффициент усиления системы экстремального регулирования равен

aQ+ QI

, (д1 /д У;) "

Регулирование коэффициента усиления К по этому закону позволяет в многоканальной системе экстремального регулирования Отслеживать дрейфующий по произвольному закону экстремум. В самом деле, подстановка правой части выражения для К в соотношение, справедливое для градиентного метода, 25

Q Q))+

I=I дает Q — uQ или Q(t) =Q(o)e " .

Следовательно, каков оы нп оыл дреиф экстремума, характеризующийся величиной д1

Q работа многоканальной системы экOt

35 стремального регулирования описывается монотонно невозрастающим (при поиске минимума к)0) или неубывающим (при поиске максимума О.(0) выходным сигналом Q.

Вследствие этого после затухания влияния 40 начальных условий рабочая точка попадает в экстремум и далее отслеживает его независимо от характера дрейфа.

Введение дополнителы1ых блоков перемножения и квадраторов в каждом канале, уси- 45 лителя, ИНBep;opa, блока деления и трех суммирующих усилителей позволяет повысить устойчивость предложен-.ой многоканальной систем ь1 экстремального peI у лирОВания при отслежива 1ии дрейфующего по произвольно- 50 му закону экстремума и повысить точность ее работы по сравнению с известными системамп по меньшей мере в два раза.

Формула изобретения

Многоканальная система экстремального регулирования, содержащая в каждом канале регулирования последовательно соединенные генератор поисковых колебаний, фазосдвигающий блок, синхронный детектор, фильтр, первый блок умножения, интегратор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора поисковых колебаний, а выход — с соответствующим входом объекта регулирования, и дифференциатор, вход которого соединен с выходом объекта регулирования и со вторым входом синхронного детектора каждого канала регулирования, о тл и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и устойчивости работы системы, она содержит квадраторы, блоки умножения, усилитель, блок деления, первый, второй и третий суммиру1ощпе усилители и инвертор, причем квадратор в каждом канале регулирования соединен с выходом фильтра и с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, выходы квадраторов соединены с соответствующими входами первого суммирующего усилителя, выход которого соед11нен с первым входом блока деления, выходы В1орых блоков умножения соединены с соответствующими входами второго суммирующего усилителя, выход которого через инвертор соединен с первым входом третьего суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, третий вход через усилитель соединен с выходом объекта регулирования, а выход — со

Вторым Входом Ол01 а деления, выход I

1. Авт. сВ. М 334550 кл. G 05B 13 02, 11.11.

1969 r.

2. Авт. св. М 404053, кл. G 05в 13/02.

30.03. 1971.

3. Б. Ю. Мандровский-Соколов и др. СистеxIsI экстрем альпoI о y11 paB;IeHIIH IIpII случаЙных возмущениях, «1-1аукова думка», Киев, 1970, стр. 20 — 22.

528544

Составитель Ю. Гладков

Техред Е. Подурушина

Корректор А. Галахова

Редактор Н. Каменская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2319/13 Изд. № 1620 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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