Система оптимального управления объектами второго порядка

Система оптимального управления объектами второго порядка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н,ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ 11, 643833

Союз Соввтскнх

Софалмстимесиии

Респубпмн (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.09.76.(21) 2405048/18-24

2 (51) М. Кл

Ст 05 В 13/02 с присоединением заявки №вЂ”

Гевуйаратевииый камитет

СССР аа двлам извбрвтвиий и вткритий (23) ПриоритетОпубликовано25.01.79.Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.79 (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения В. Н. Игнатенко, Ве е И. Калашук и В. М. Синеглазов

) 1

Ъ .;йй :. (Киевский ордена Ленина политехнический институт (71) За те нм. 50летия Великой Октябрьской социалистической

71 Заявитель революции (54) СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОРЭ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ

BTOF0IO ПОРЯДКА

Предлагаемая система относится к области автоматического управления и может быть использована для управления летательными аппаратами, нажимными устройствами прокатных станов и химико-технологическими процессами. 1

Известна система, позволяющая минимизировать длительность переходного процесса для объектов без запазцывания, содержащая блок цля получения гиперповерх-to ности, включающий в себя блок зацання коорцинат и (5 -1) моцель, и блок формирования знака управления, связанные межяу собой я с объектом уорееееяяя (1j.

Недостатком известной системы является наличие установившихся.периодических колебаний (значительных динамических ошибок), обусловленных запазцыванием в окрестности конечного состоя20 ния объекта.

Из известных систем наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая первый нуль-орган, координагный преобразователь, первый вхоц которого соединен с первым выходом объекта, второй выход которого через сумматор соединен со вторым входом коорцинатного преобразователя и блоком формирования начальных условий, .выхоц которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первый выход первого триггера соединен с первым вхоцом модели объекта, второй выход первого триггера через ключ соединен со вхоцом объекта и непосрецственно соединен с первым входом блока аквнвалентности, второй вхоц которого соединен с выходом второго триггера, а выхоц — с первым входом блокв управления моцелью, выход которого соецинен со BTopblM входом модели объекта, первый .выход модели объекта соединен со входом блока определения знака, второй выход модели объекта через второй нуль-орган соединен со вторым входом блока управления моделью Pj

643833,!

Недостатком такой системы являются ее низкие статическая точность и быст-. родействие, Цель изобретения - повышение статической точности и быстродействия систеМЫ, Поставленная цель достигается тем, что в системе выхоа второго нуль-органа соединен с управляющим входом блока определения знака, выходы которого соединены, соответственно, со вторым и третьим входами первого триггера,.второй выход которого соединен с третьим входом координатного преобразователя, выходы которого соединены, соответственно с третьим и четвертым входами модели объекта, первый вход первого нуль-органа соединен с выходом блока эквивалентности, второй вход « с первым выходом объекта, а выход - со вторым входом ключа.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы оптимального управления объектами второго порядка на фиг. 2-оптимальные цо быстродействию линии переключения. На фиг. 1,2 приняты следующие обозначения: блок управления моделью 1, первый и второй нудь-органы 2 и 3, блок определения знака 4, первый и второй триггеры 5 и 6, блок эквивалентности

7, ключ 8, сумматор 9, координатный преобразователь 10, блок формирования начальных условий 11, объект 12, модель объекта 13-)01 00(),, P OP— линии переключения при наличии н отсут- -ствии запаздывания в системе соответственно, (- ) - сигнал задания.

Дпя оптимизации по быстродействию переходийх процессов в динамических системах второго порядка с последействием необходимо реализовать следующие алгоритмы управления ю=Ы п (x„х,,оМ, - (1) где Х4- отклонение выходной координаты объекта от заданного значения

g (о ); X<- производная регулируемой переменной, либо линейная .комбинация производной и самой регулируемой переменной объекта; управляющее воздействие, ограниченное условиемЯЖи@х tэначение чистого временного запаздывания в координате Х,F(Х 4, Х lI, 0 )— функция переклюЧения, определенная кривой 40400 4 g (фиг. 2).

Поскольку кусочно-линейная или кусочно-нелинейная аппроксимация функции переключения сопряжена со значительными погрешностями, то аля реализации алгоритма (1) может быть использована модель, многократно и в быстром вре5 мени реализующая уравнения движения. объекта. При этом для исключения необ- . ходимости использования блока постоянного ипи регулируемого запаздывания, вносящего дополнительную погрешность в решении, целесообразно воспроиэвоаить моаелью траекторию вида 4О ОохЬ < в преобразованных координатах X X< и

И II. Я х,х В этом случае структура модели. иаен15 тична объекту, но без последействия, а периоаическое решение производится при начальных условиях, равных преобразованным текущим состояниям объекта Х (ф, ), X ($ ) и значении управления модели

Э ОЬ

Совпадение траектории, рассчитанной .моделью в преобразованных координатах с одной иэ кривых переключения, приводит к изменению знака управленняЧГО@

25 и движению объекта к заданному конечному состоянию, сохранение которого по окончании переходного процесса обеспечивается упрежденным на время запаздывания отключением управления объекта. Это происходит в, том случае, когда изображающая точка объекта достигает отрезка

00 или 00, что устанавливается вы полнением условия Х (Ф, )=O.

Скачкообразное изменение значения задающего воздействия (ф }, поступающего на вход сумматора 9, приводит к появлению на его выходе отключения регулируемой переменной объекта Х ().

Согласно знаку Х4 (В ) блок формирова4О ния начальных условий 11 производит выбор значения управленияц на начальном участке движения объекта, что обеспечивается начальной установкой триггера 5. При этом триггер 6 переводится в то же состояние, а блок эквивалентности

7 вьщает "1" на входы блока управления моделью 1 и первый нуль-орган 2. Это вызывает с одной стороны перевод модели объекта 13 в режим периодического решения, с другой — срабатывание ключа

8, чем обеспечивается подача управления (оЬ=Ю Ha axon oeeKTa 12.

Текущие значения переменных объек55 та Х4 (4) и X<(t, ) поступают через координатный преобразователь 10, прини. мая значения координат X (- ) Х (f, )

1 I (или Ху (Ь ) и, Х (Ф ) в GQBBcHMocTH OT знака управления 6о>, как начальные ус643833 ловия в модель объекта 13. Как только координата Х (), образуемая в процесФ се решения моделью объекта 13 уравнений движения, принимает нулевое значение, второй нуль-орган 3 вырабатывает сигнал, поступающий на блок управления моцелью 1 и блок определения знака 4.

При этом последний, определяя знак координаты Х (1 ), поступающей на его цругой вхоц, возбуждает в зависимости 30 от значения бф )((g) один из вхоцов триггера 5. И поскольку, цо цостижения изображающей точкой объекта линии переключения знак координаты X (9 ) не

3 меняется, то начальное значение управле- 1> нияЗ g сохраняется неизменным. В то же время сигнал, поступающий с нульоргана 3 на блок управления моделью l, вызывает изменения режима работы модели объекта 13, перевоця ее в режим задания начальных условий. После чего весь режим решения повторяется. Это происхоцит цо тех пор, пока при воэбужцении нуль-органа 3, блок определения знака 4 не определит изменения знака координаты Х (9 ) при Х й(9 ) = О. Это L свицетельствует о прохождении,траектории моцели объекта 13 через. начало коf В (! ординат системы Х Я Х (или Х4 Q>Q или о совпадении траектории моцели и кривой переключения. При этом триггер

5 изменяет свое состояние, а значит знак управленияОо, что опрецелит движение объекта по траектории вица FE (фиг. 2).

Поскольку теперь состояния триггеров 5, 6 не совпадают, то блок эквивалентности 7 посрецством блока управления моделью 1 прерывает решение на модели объекта 13. Движение объекта 12

40 при подобном управлении происходит по траектории, обеспечивающей минимальную длительность процесса, а достижение координатой Х g (В ) нуля обуславливает

4У отключение управления 00, либо принятие значения, отвечающего заданному конечному состоянию. При этом нуль» îðган.2 вырабатывает сигнал, произвоця-. щий отключения ключа 8, что вызывает

50 поцачу нулевого управления на вхоц объекта.

Наличие связи от блока эквивалентности 7 с нуль-органом 2 исключает воэможносгь отключения управления во

Я всех остальных случаях.

Введение новых связей межцу известными функциональными блоками позволяет: повысить точность реализ опии процесса управления объектами второго порядка с запаздыванием; повысить быстродействие устройства управления.

Формула изобретения

Систе ма оптимального управления объектами второго поряцка, соцерясащая первый нуль-орган, коорцинатиый преобразователь, первый вхоц которого соецинен с первым выходом объекта, второй выход которого через сумматор соецинеи со вторым вхоцом коорцинатного преобразователя и блоком формирования начальных условий, выход которого соецинен с первыми вхоцами первого н второго триггеров, первый выхоц первого триггера соецинен с первым вхоцом модели объекi та, второй выход первого триггера через ключ соединен со вхоцом объекта и непо- срецственно соединен с первым вхоцом блока эквивалентности, второй вход которого соецинен с выходом второго триггера, а выход - с первым входом блока управления моделью, выход которого соединен со вторым вхоцом модели объекта, первый выхоц модели объекта соединен со входом блока определения знака, второй выход моцели объекта через второй нульорган соединен со вторым вхоцом блока управления моделью, о т л и ч а ю w ая с я тем, что, с целью повышения быстроцействня и статической точности системы, в ней выхоц второго нуль-органа соединен с управляющим вхоцом блока определения знака, выхоць которого соецинены, соответственно, со вторым и третьим входами первого триггера, второй выход которого соединен с третьим вхоцом координатного преобразователя, выходы которого соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами модели объекте, первый вхоц первого нуль-органа соединен с выхоцом блока

Ю эквивалентности, второи вхоц - с первым выходом объекта, а выход — со вторым входом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 161145, Cj 06 Q 7/36, 1.962, 2. Ав горское свицетельство СССР

hb 341013, Cj 05 В 17/02, 1971.

643833

Составитель Ю. Гладков

Редактор А. Садомов Техред И. Асталош Корректор А. Власенко

Заказ 158/4Э Тираж 1014 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППИ "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4