Система экстремального регулирования

Система экстремального регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-еу (22) Заявлено011176 (2!) 2416228 jl8-24 т(л г

G 05 В 13/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР ио делан изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1%07.79, Бюллетень Ио 26 (53) УДЫ 62-50 (088. 1) Дата опубликования описания 15. 67. 79 (72) Авторы изобретения A. и. крутов, A.A. морозов, A. к. Осипов и Б.И. Инколенко (71) Заявитель (54) СИС1ЕИА ЭКС1РЕМЛЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к саМонаст раивающимся системам автоматического регулирования и может быть использовано для оптимизации работы различных технологических систем, имеющих экстремальные статистические характеристики при одном управляющем воздействии.

Известны устройства подобного назначения, в которых управляющее воздействие на обьект оптимизации выдается в зависимости от разности текущих значений показателя экстремума. Точность определения положения экстремума в таких системах, !5 определяется периодом регулирова-. ния (13.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является экстремальйый щаговый регуля- 2О тор, содержащий датчик экстремума, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов, выход первого компаратора соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго компаратора соединен с входом реверсивного элемента, выход кото1зого соединен с входом исполнител йо- З0

ro механизма (23 . Однако в этом регуляторе формируется множество уровней квантования с постоянным шагом. Создание множества квантованных уровней должно отвечать требованию высокой стабильности для обеспечения заданной точности, что существенно усложняет практическую реализацию поставлеиной задачи.

Целью изобретения является повышение точности выхода на экстремум.

Это достигается тем, что в предлагаемую систему экстремального регулирования дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, источник смещения и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И, а выходы - с входамн цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора и через . источник смещения со вторым входом. второго компаратора.

На фиг. 1 приведена функциойальная схема описываемой системы экстремального регулирования йа фиг.2 диаграммы, поясняющие ее работу..

Система содержит датчик 1 экстремума, компараторы 2 и 3, элемент

И 4, генератор 5 импульсов, счетчик

673982

"Я 1

6 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 7, реверсивный элемент

8, исполнительный механизм 9 и объект 10 регулирования.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

V+» и V > - выходные характеристики компараторов) Рмкг — выходная ха рактеристика реверсивного элемента;

Е . — напряжение источника смещения; Vs - напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя;

Vg, - напряжение иа входе компаратора 3.

Сущность изобретения заключается в том, что введение счетчика импульсов, цифроаналогового преобразователя и источника смещения позволяет создать в системе два плавающих уровня напряжения, определяющих с высокой точностью положеййе"рабочей точки на экстремальной характеристике.

Система экстремального регулирования работает следующим образом.

Рассмотрим работу системы с момента, когда двоичный счетчик б импульсов находится в состоянии, условно принятом за нулевое. С датчика

1 экстремума снимается сигнал Г соответствующий положению рабочей

-точки на склоне экстремальной характерйстики объекта регулирования.

B таком состоянии на выходе компараторов 2 н 3 устанавливается высокий уровень напряжения, разрешающий проход импульсов с генератора

5 через элемент И 4 в двоичный счетчик 6, который осуществляет

-подсчет импульсов".

Двоичный код счетчика б поступает на входы цифроаналогового преобразователя 7, выходное напряжение которого прямо пропорционально коду двоичного счетчика, т.е; (Р) (1) где Р— двоичный код счетчика.

2п

Е - напряжение эталонного источника)

n - число разрядов счетчика;

k - число импульсов, записанное в счетчике.

Из выражения (2) следует, что выходное напряжение измейяется дис.кретно, т.е. ступеньками . Вели.чина ступеньки равна

6U Е9Щ

2< (3)

Обозначим выходное напряжение цифроаналогового преобразователя через (А .

Напряжение на инвертирующем входе компаратора 3 меньше выходного напряжения цифроаналогового преоб- разователя на величину напряжения смещения Е », т.е.

-(У, Е„,. Ц (4) гдето, - напряжеййе1йа ийвертирующем входе компаратора 3.

У.

При этом необходимо, чтобы напряжение смещения было больше или равно величине напряжения ступеньки

Таким образом создаются два плавающих уровня напряжения

К

Ul 7tl ЕЭРп у (5) К ю 2л Еэм Eeet (6)

Напряжения Ц, и Uz отличаются друг от друга на величину напряжения сме10 щения, Изменение параметров цифроаналогового преобразователя не влия,ет на точность работы системы экстремального регулирования, так как .разноСть напряжений и ((г остается (5 постоянной. Выходное напряжение цифроаналогового преобразователя

7 возрастает до напряжения, снимаемого с датчика 1 экстремума, соответствующего положению рабочей точки на экстремальной характеристике объекта 10 регулирования. Напряжение с выхода датчика 1 экстремума сравнивается с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 7 при помощи компаратора 2. Логика сравнения такова, что если напряжение с датчика 1 экстремума превышает напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 7, то на выходе компаратора 2 возникает сигйал, разрешающий запись импульсов с генератора 5 через элемент И 4 в двоичный счетчик б.

Когда выходное напряжение преобразователя 7 превышает выходное

35 напряжение датчика 1 экстремума, сигнал с выхода компаратора 2 снимается и прекращается счет импульсов, а соответственно, и возрастание выходного напряжения преобра40 эователя. При превышении выходным напряжением П, преобразователя 7 выходного напряжения 8 датчика 1 экстремума входное напряжение компаратора 3 еще не достигает ве45 .личины выходного напряжения Г датчика экстремума, т.е.

О> ()г

Происходит захват рабочей точки. Величина ступеньки ограничивается чувствительностью компаратора. Исйользуя современные прецизионные компараторы на интегральных схемах, можно создать ступеньку порядка единиц микровольт, что су5 щественно пов ает точность поиска экстремума и работы устройства в области экстремума.

Время установления неравенства (7) зависит от частоты следования импульсов с генератора 5. Это вре60 мя выбирают таким, чтобы состояние объекта не иэменилось, т.е. в начале подготовительного этапа и в конце с датчика экстремума снимается

; 1практически одно и то же напряжение.

65 Время выхода на экстремум в предлагаемом устройстве определяется ско6739

45 ростью исполнительного устройства и динамическими показателями качества экстремальной системы регулирова- ния.

После завершения этого этапа исполнительный двигатель вращается с постоянной скоростью, изменяя состоя- 5 ние объекта и положение рабочей точки на экстремальной характеристике.

Направление вращения в начальный момент является случайной величиной.

Если двигатель вращается в таком 10 направлении, что рабочая точка пере- -" мещается от экстремума, то выходное напряжение датчика экстремума умень-.. шается. Компаратор 3 сравнивает напряжение Е с напряжением Uz . Когда напряжение Uz меньше напряжения Г на выходе компаратора 3 препятствует сигнал. Когда напряжение станет меньше напряжения Uz, т.е.

< Uz4 U(20 сигнал с выхода компаратора 3 снимается. Этот переход от высокого уровня напряжения к низкому является командой на реверс двигателя. двигатель вращается в другом нап-, равлении, перемещая рабочую точку к экстремуму, Во время этого движения напряжение Г превышает напряжения У и % ..В этом случае на выходе компаратора 2 появляется сиГнал и в счетчик 6 поступают импульсы. Код, записанный в счетчике б, величивается, а соответственно, : увеличивается выходное напряжение преобразователя 7. При этом равенство (6) остается в,силе. 35

Выходное напряжение преобразователя 7 увеличивается до установле ния неравенства (7). Этот процесс происходит намного быстрее, чем, изменяется напряжение Е . Таким об- 40 разом происходит слежение эа движением рабочей точки к экстрему му. После перехода экстремума напря жение Е .уменьшается и устанавливается неравенство

Е < Uz< U< (9)

Затем происходит процесс, описанный выше. Во время поиска экстремума находится максимум экстремальной характеристики и объект настраивается на оптимальный режим работы, При дальнейшей работе системы происходит корректировка режимов работы и настройка на более оптимальный режим. В данной системе рассмотрен - " случай экстремальной характеристики

:типа максимум . Для реализации экстремальной характеристики типа минимум в системе экстремального регулирования необходимо в компараторах поменять местами входы и, кроме того, использовать счетчик, работающий на вычитание. Такая перестройка обеспечивает универсальность системы экстремального регулйрования.

В описываемой системе формируются только два уровня напряженийг один уровень напряжения выше рабочей точки, другой ниже. В процессе работы системы экстремального ре гулированйй происходит перемещение рабочей точки по экстремальной характеристике и слежение уровней напряжения за положением рабо- чей точки.

Использование изобретения позволяет не прибегать к созданию множества квантованных уровней и повысить точность выхода на экстремум эа счет уменьшения разности между двумя плавающими уровнями.

Формула изобретения

Система экстремального регулирования, содержащая датчик экстремума, выход которого соедйнен с первыми входами двух компараторов, выход первого комйаратора соединей с одним иэ" входов"элемента И,. другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго компаратора соединен с входом реверсивного элемента, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в нее вве лены цифроаналоговый преобразова тель, источник смещения и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходОм элемента И, а выходы- с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора и через источник смещения со вторым входом второго компаратора.

Источники информации, принятые, во внимание при экспертйзе

1. Авторское свидетельство СССР

9 187127, кл. 6 05 В 13/00, 1966

2. Авторское свидетельство СССР

9 468216, кл. 6 05 В 11/01, 1975.

673982

Уф <

Составитель Г. Нефедова

Ре акто A. Пейсоченко — М. Петко Ко екто О.новинская

Закаэ 4073/43 Тираи 1014 Подписное

ЦЯИКПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

5 с -3 Ра ская наб. .4 5 филиал ППП Патент, г.йкгорад, ул.Проектная,4