Адаптивный пропорционально-интегральный регулятор для инерционных объектов

Адаптивный пропорционально-интегральный регулятор для инерционных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 П И C А 1т t i :ИЗОБРЕТЕНИЯ (») БИХ607

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.10,74 (21) 2065664/24 (б}) М. Кл.

Cj 05 В 13/02 с присоединением заявки №

Гасударственнвй ввивтвт

Совета Мнннстров СССР вв делам нзабрвтеннй н открьтнй (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.03.77.Бюллетень ¹ 11 (46) Дата опубликования описания12.07.77 (53) УДК 62-50 (088.8) (72} Авторы изобретения

В. А. Каладзе, В. А. Приходай и В. P. Тучинский (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЬЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНЕРЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к классу самонастраивающихся систем с непрерывным изменением коэффициентов усиления в каналах управления и может быть использовано при управлении инерционными объектами > химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для автоматической настройки регулирующих блоков, содержащее генераторы импульсов, интерпо- рО ляторы, элементы ИЛИ и триггеры tl) .

Недостатком устройства является низкое быстродействие из-эа того, что настройка в нем производится дискретно и беэ учета критерия адаптации. 15

Известно устройство для улучшения качества переходного процесса в контуре самонастройки, содержащее эталонную модель, квадратичные детекторы, блок изменения масштаба, .регулятор. с настраиваемым ко- ра эффициентом и сглаживающий фильтр (2), Устройство не обеспечивает элекватного получения эталонной модели в условиях неполной информации о параметрах регулируемого объекта„что приводит к ограниченному быстродействию систем регулированияя, строящихся на его базе.

Известен адаптивный лропэрциоцальноипгегральный регулятор для инерционных объектов, содержащий измеритель рассогласэвапия, выход которого через первый усилитель и последовательно соединенные первый интегратор и второй усилитель соединен с соответствующими входами сумматора, второй и третий интеграторы, блоки умножения, блок сравнения, делитель и первый блок изменения масштаба, выход которого соединен с первым входом первого блэка умножения (3) .

Существенным недостатком указанного устройства является неудовлетворительное качество регулирования, вызванное снижением точности настройки, и невозможность применения устройства для объектов со значительной инерционностью, что вызвано отсутствием блока накопления ошибок, способного фильтровать помехи и частично комIIBHcNpoBBTI динам тку объекта, а также торов и через третий блок умножения с вы - 10

Реализация этих выражений в предложенном устройстве осуществляется следую шим образом:

Из выражения ((2) д 0(.

С а =(и„« f а(%)<(т) f брис, о Фр .поэтому из интеграторов 4 и 5 в усили55 тель 8 поступают и перемножаются сигналы E(t )с Г и т| . В делителе 20 этот

Фo сигнал с обратным знаком .суммируе | ся с Ма иэ блока 11. 8 блоке 12 ре60 рультат из делителя 20 умножается на

Я тем, что критерий настройки формируется по мгновенному значению рассогласования.

Белью изобретения является повышение быстродействия и точности устройства.

Это достигается тем, что в регуляторе устанопле l второй блок изменений масштаба, причем входы блока сравнения соединены сосгве.(ственно через второй блок умножения с выходами первого и второго интеграходами сумматора и третьего интегратора, а выход - с первыми входами четвертого и пятого блоков умножения, второй вход чотвертого блока умножения соединен с выходом первого интегратора, а выход - со

|входом первого блока изменения масштаба и со вторым входом первого бл(ка умножения, выход которого через последовательно соединенные второй интегратор и шестой блок умножений соеднне|(с управляю|ним входом второго усилителя, второй вход пятого бл(жа умножения соединен с выходом сумматора, а его выход непосредствен-. но и через второй блок изменения масштаба соединен с соответствуюц|ими входами седьмого блока умножения, выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и делитель соединен со вторым входом шестого рлока умножения и управляю шим входом первого усилителя.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого регулятора, где приняты следующие обозначения: блок формирования сиг»нала управления 1, блок настройки 2, измеритель рассогласования 3, первый, втс рой и третий интеграторы 4, 5 и 6, первый и второй усилители 7 и 8, сумматор 9, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой блоки умножения 10-18 первый и второй блоки изменения масштаба 17 и 18, делитель 29 и блок сравнения

20.

Адаптивный регулятор работает следующим образом. Блок 1 по замеряемому знс чению ошибки регулирования с с помощью блоков 4,7, 8 и 9 формирует управляюшее воздействие по ПИ-закону. Коэффициенты при пропорциональной и интегральной составляющих (К и К соответственна) настраиваются автоматически по критерию 9 минимума среднеквадратичного отклонения регулируемой величины от заданной.

С помощью блоков 10, 11, 12, 13 и

20 формируется градиент по настраиваемым параметрам, который в оптимальной точке должен быть равен нулю по условию минимума Ц в этой точке. Это требование реализуется соответствующим непрерывным подбором вспомогательных величины 8 и (и, Ъ Величи ы ""К и | К вв

1 1 дены для упрощения схемы устройства, Переход к коэффициентам К1 и Кк производится с помон|ью делителя 19 (К > (/ Ь )

1 и блока 15 (Кг К (n ).

Величинь| А и Аг утжнтя в процессе регулирования (в частном случае А и Агконстанты). Они формируются блоками 17 и 18 соответственно.

Аналитически схему работы предложенного устройства можно описать следующим образом. Принятый в адаптивном регуляторе ПИ-закон управления .имеет вид

t П к 8(t)+К g(f)37

to

Откуда выражение для текущей ошибки

| 2 с<<) = + — — J <<2)d< (1)

К4 К1

Фр

Критерий, основанный на использовании квадрата отклонения с (6), можно выбрать как

С

<(<<(|< <<)1< J (— u- — * J(<<:

Ср Co t, К К1 <(< т!Я К,К (2>

Предположив — "М и К /К > иа

1 к л выражения(2) легко определить ä4 l д и и дЯ/дм, равенство нулю которых является условием м иним ум а Ц (С )

Для нахождения оптимальных в смысле выбранного критерия g значений Я и можно воспользоваться непрерывным аналогом градиентного метода и алгоритм для нахождения значений парметров можно Зудет представить в виде ой 88 да 3Q аС ан ас -Лг З, (3). ткУда: Jt " f А — сИ и и - Л 8С аа - . ац ан га р Фр

551607

f (г) с3Т, т.е. окончательно формируется дрри. Дапее в блоке 17 по величинед9/дп формируется параметр А 2, перемножеюший с dQ/дп в блоке 14, а в интеграторе

5 интегрированием определяется величине д0 и=- jA, — а а о

Параметр А может формироваться аналогично выражению (3) Ю аЛ, аа <4) а — >-" ам- ио с коэффициентом ) (4) таким, что

ОЭ 00

3В

З;И) О; f g>(t) 8< = eo, f у (t) 3$ (5) о <о

Закон (4) и (5} позволяет находить искомые параметры с любой точностью, Па- + раметр К формируется аналогично.

С целью подтверждения эффективности предлагаемого устройства была проведена сравнительная оценка предложенного адаптивного регулятора с известным. Оценка проводилась путем моделирования систем автоматического регулирования (САР) на

ЭВМ Минск-32 . Исследования показали, что точность регулирования увеличивается в четыре раза и быстродействие в попторе раза.

Формуле изобретения

ЭЬ

Адаптивный пропорционально-интвграпьный регулятор для инерционных объектов, содержащий измеритель рассогласования, выход которого через первый усилитель и послвдоватвльяо соединенные первый интегратор и второй усипитвль соединен с соочветствуюшими входами сумматора, вто6 рой и третий интеграторы, блоки умножения, бло.; сравнения, делитель и первый 5пок изменения масштаба, выход которого соединен с первым входом первого блока умнс жения>отличаюшийся тем,что, с целью повышения быстродействия и точности регуляторе, в нем установлен второй блок изменения масштаба, причем входы блока сравнения соединены соответственно через второй блок умножения с выходами первого и второго интеграторов и через третий блок умножения с выходами сумматора и третьего интегратора, а выход - с первы» ми входами четвертого и пятого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом первого интегратора, а выход - со входом nepBDro блока изменении масштаба и со вторым sxoдом первого блока умножения, выход которого через последовательно ссединепные второй интегратор и шестой блок умножния соединен с упревляюшим вхоцом второ го усилителя, BTopDA вход пятого блока ум. ножения соединен с выходом суммачора, а его выход непосредственно и через второй блок изменения масштаба соединен с соответствуюшими входами седьмого блока умножения, выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и делитель соединен со вторым входом шестого блока умножения и управляюшим входом первого усилителя.

Источники информации, принять в во внимание .при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 328433, М.Кл. 605 В 17/02, 1 5.06. 70, 2. Авторское свидетельство СССР

М 370586, М.Кл. 605 В 13/02, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

% 375625, М.Кл. G 05 В 13/02, 1973 (прототип).

55 1607

Составитель Г. Романченко

Редактор Т. Фадеева Техред С. Беда Корректор Л, Веселовская

Закаэ, 123125 Тираж 1095 Подписное

ЦЯИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и. открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород. ул. Проектная, 4