Система автоматического управления

Система автоматического управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 557349

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06.75(21) 2145618/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано05.05. 77.Бюллетень №17 (51) M. Кл,е

505 В 11/01

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений н открытий (53) УДКВ2- 50 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 09.07.77.

П. В. Койфман (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕГ1А АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в тех отраслях технической кибернетики, т де требуется произвести операции поиска и удержания некоей функ- 5 ции от регулируемой величины в определенной области.

Системы такого вида осуществляют поиск, целью которого является отыскание таких значений регулируемой величины и, Io чтобы значение фукции цели

E = е(х,с(.. ° )1 .Ъ де g..... ;t -внешние параметры, не выходило за границы определенной области !5 *pfTMHH (х Ч ) E*pp барнс(>< )

Известна система автоматического поиска, содержащая модулятор, приемник, датчики, усилитель-преобразователь, блок управ «>О ляющих токов и управляемый по частоте генератор прямоугольных колебаний j1), Поиск ° в такой системе ведется путем последовательного перебора всех возможных значений регулируемого параметра (ска- 25

2 нированием) до момента попадания в определенную область.

Недостатком подобных систем, обычно именуемых "системами со слепым поиском", является большая длительность поиска, обусловленная случайностью выборки или длительностью перебора всех возможных значений, как при первоначальном поиске, так и при выходе в процессе управления значения . функции из определенной заданной области при изменении внешних параметров или по другим причинам.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система атоматического поиска, содержащая последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, формирователь сигнала управле» ния, выход которого соединен со входом объекта управления, выход которогосоединен с первым входом первого измерителя рассогласования и через датчик регулируемой величины с входами вычислителя функции цели и вычислителей допустимых минимального и максимального значений функции цели, и источник опорного сигнала(2).

557349

Недостатком такой системы: является ее низкое быстродействие.

Целью изобретения является повышение быс гродействия системы путем сокращения времени поиска области.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенной системе установлены второй

s третий измерители рассогласования, ключ и интегратор. Выходы источника опорнот о сигнала соединены с соответствующими входами ключа, выход которого через интегратор соединен со вторым входом первого измерителя рассогласования, Первый и вто« рой управляющие входы ключа соединены соответственно через второй и третий изме-. рители рассогласования с выходами вычислителей допустимых максимального и минймального значений функции цели. Выход вычислителя функции цели соединен со вторыми входами второго и третьего измери,телей рассо ласования.

Иа фиг. 1 представлена блок-сехема системы; на фнг. 2 приведен пример графиков функции цели E (х, с ... v) и ее допустимых маисимального и минимального эначенийЕ (x ... 1 и

*оп.мс кс «Ч доп.макс(" Ч" ") по всей области возможных значеййй регулируемой величины х от х до х2 для определенных внешних параметров о .. v ..

На чертежах обозначены основной контур регулирования 1, первый 2, второй Зи третий 4 измерители рассогласования, формирователь сигнала управления 5, объект управления 6, контур подстройки 7, датчик регулируемой величины 8, вычислитель функции цели 9, вычислители максимального и минимального значений функции цели 10, 11, ключ 12, источник опорного сигнала

23, интегратор 14, регулируемая величина х, сит нал рассогласования Я, функция цели Е (х, с(.... "), допустимые максимальное и минимальное значение функции цели акоп макс (доп мин(Ч опор ый сигнал U сигнал задания x,„ внешние возмущения р

Алгоритм работы предлагаемой системы описывается следующими соотношениями:

x =W(p) x ä оп к сх = p Е(х,<),,...,г) Европ,„а„с(х>lt "1 )

Р м х =сопВ1 при Е (х,о,„.,г)(Е (х,g,...,t)(Е доп макс(" 9 ° > ) >

l(Uon

Зсхд р р (1 " допмин(я "ч ) где Al (р ) - передаточная функция основного контура 1, выбранная так, чтобы

EI = и.„— х =MwH и — безразмерный коэффициент, нределл л1ый конструкцией интегратора 14.

Система работает следующим образом.

Пусть в некоторый момент (точка А яа фиг. 2) управляемая величина Х оказалась равной х>, а значение функции - цели в этой точке Е (х „ст ... r ) - большим, чем допустимое максимальное значенме

E*on маис ("! ... " ), т.е. вне областй допустимых значений. Тогда на выходе второго измерителя рассогласования 3 меж

10 ду значением функции цели и ее допустимым максимальным значением появляется сигнал, а на выходе третьего измерителя рассогла» сования 4 сигнал отсутствует. Ключ 12 по дает на вход интегратора 14 положительи ный сигнал от источника 13 опорного сигнала. Заданное значение регулируемой величины хзац вырабатываемое интегратором 14, непрерывно растет. На выходе измерителя рас» согласования 2 между заданным и текущим щ значениями регулируемой величины, а следовательно, на входе формирователя сигнала управления 5, появляется соответствующий ситнал. Формирователь 5 вырабатывает такой сигнал. управления, подаваемый на

gS вход объекта управления 6, чтобы значение регулируемой величины х также росло, т.е,, чтобы рассогласование с . Х - X было. минимальным. Рабочая точка на кривой

Е (фиг. 2) перемешается вправо, пока не

30 войдет в область допустимых значений. Скорость движения к заданной области определяется только инерционностью объекта управления.и всего основного контура в целом, так как на величину опорного сигна85 ла U „и безразмернот о коэффициента

М не накладывается особых органичений, и они всегда могут. быть выбраны так, чтобы инерционность контура 7 существенного влияния не оказывала.

4@ В этой области (точка В на фиг. 2) доп мин(219 " и) Е(а Ч " ) Аоп макс(с я " )

Следовательно, на выходе измерителей

3 и 4 сигнал отсутствует, на выходе клокоча

45 12, а следовательно, на входе интегратора

14, сигнал также отсутствует, На выходе интегратора сигнал перестает изменяться, регулируемая величина становится равной заданному значению, на выходе измерителя

М 2 сигнал отсутствует, а формирователь 5, таким образом удерживает управляемую величину х объекта управления 6 равной хэ

Зад т.е. в заданной области.

Система функционирует аналогично, если о5 значение E (х,g... t ) окажется меньшим Е „„„,„,(х,g...t ) (точка С нафиг.2), с той разницей, что на ключ 12 подается сигнал с третьего измерителя рассогласования 4, сигнал на выходе ключа 12 отри60 дательный, значение x на выходе ин*

557349

Система автоматического управления, содержащая последовательно соединенные первый измеритель рассогласования, формнрователь сигнала управления, выход которого соединен со входом обьекта управления,выход которого соединен с первым входом первого измерителя рассогласования и через дач чик регулируемой величины со входами вычислителя функции цели н вычислителей минимального н максимального значения функции цели, и источник опорного сигнала, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с цель ю повышения быстродействия системы, в ней установлены второй и третий измерители рассогласования, ключ н интегратор, причем выходы источника опорного сигнала соединены с соответствуюшими входами ключа, выход которого через интегратор соединен со вторым входом первого измерителя рассогласования; первый и второй управляющие входы ключа соединены соответственно через второй и третий измерители рассогласования с выходами вычислителей допустимых максимального и минимального значений функции цели; выход вычислителя функции цели соединен со вторыми входами второго

Н третьего измерителей рассогласования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 330429, G 05 Б 13/02, 08.07.70.

2. "Автоматизация производства и промышленная электроника", нод. род. Берга Л. И. гЪ и др. Из-во "Советская энникнопедия, т. 3, М„1964 г. стр. 293-298 (прототип). тегратора 14 уменьшается, основной контур 1 отрабатывает это значенне, т.е. уменьшает х вслед за уменьшением х . ТочЗОА ка С движется влево, т.е. в сторону допустимой области.

Если в процессе работы нз-аа изменения внешних параметров ...,, вследствне внешних воздействий р нли по

1 другим причинам значение функцин цели выходит из допустимой области, система IO вновь проводит целенаправленный поиск.

Как видно из описания и алгоритма работы, нспользованне в системе новых элементов - второго н третьего нзмернтелей рассогласования между значением функции р цели и ее допустимыми максимальным и миыимальным значениями, ключа и интегратора - по сравнению с известными системами и устройствами того же назначения эначнтельно ускоряет поиск, делая его направлен-ЯО ным, удушим по кратчайшему пути к определенной заданной области беэ .всякого слепого (случайного нлн сканированием) перебора возможных значений регулируемсф величины. 35

Техническая эффективность предлагаемой системы определяется тем, что время поиска в ней практически равно теоретически минимально возможному T, т.е. опредеид ляется только инерционностью обьектв уп- ЭО равлення к rscего основного контура регулирования 1 в целом н начальными условиями, Среднее время поиска в известных системах Т „определяется при поочнх равных условиях как "ил М,акоп

85.

Т = — Р= сл t

M MBo3lA где Р— вероятность того, что искомая область будет достигнута за теоретически минимально возможное время;

М „„- величина (размер ) области допустимых значений регулируемой велнчяны;

М о„л<- величина (размер ) области возможных значений регулируемой величины. 4$

Эффективность предлагаемой системы в укаэанном смысле

g-- — = ид всегда больше единицы и тем выше, чем область допустимых значений меньше по сравнению-с. областью возможных значений.

Так, например, современные иоэвуковые пассажирские самолеты летают нв всех вы сотах бт О до 11000 метров.

Оптимальная по километровому расходу топлива скорость полета зависят от ряда параметров (плотность и температура воздуха, полетный вес, скорость и направление ветра н .и.), Допустимый по условиям оцткмальностн диапазон ° отклонения от етого оптимального значения IIopRtIK8

10 км/час. ,Пиапазон скоростей прн тех же условиях не менее 150-ЯОО км/час. Эффективность предлагаемой системы при ыспользованин в оптимизаторе километрового расхода топпива будет порядка 15, т.е. поиск оптимального значения будет осушествлен в среднем в 15 раэ быстрее, чем с помошью известных систем.

Формула и эобретения

557349

ФУ8. у

Ja("(к к, Заказ 847/59 Тираж 1095 Подписное

1111ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий.1 13ОЭ5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП 11атент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг,2

Составитель А. Лащев

Редактор Л. Утехина Техред Г. Роден Корректор A. Гриценко