Устройство для определения оптимальной настройки регулятора

Устройство для определения оптимальной настройки регулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ,?39484

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено16.02,78 (21)2581559/18-24 (51)M. Кл.

G 05 8 23/02 с присоединением заявки ¹Гасударственный камитет

СССР ло денем изобретений и етхрмтий (з) ДК 62.50 (088.8) (23) Приоритет—

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 10.06.80 (72) Автор изобретения

А. И, Чистяков l Ф;т;

fi

Казанский ордена Трудового Красного Знамени. М;.;, .;.,;:...=:.-;„)

t т авиационный институт им, A. Н. Туполева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ

НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРА

Изобретение относится к автоматике, а именно к технике определения оптимапь ных параметров настройки регуляторов, и может быть использовано дпя опти-. мальной настройки систем управления автономными, в том.чйсле и безэкипажными объектами, например автономными аппаратами для подводных исследований, крупномасштабными модепями подводных лодок, торпедами, беспилотными лета- тельными аппаратами и т.п .

Наиболее точно предварительная настройка регуляторов автономных безэкипажных объектов в натурном испсанении осуществляется по результатам электронного моделирования, когда регулятор представлен реальной аппаратурой, а объект - электронной моделью. Однако реальный обьект имеет, как правило, .характеристики, существенно о тттичающиеся от . расчетных ипи модельных, заложенных в электронную модель. Поэтому во всех случаях доводки натурных образцов объекта встает задача оптималь2 ной настройки регулятора. В автономных, безэкипажных объектах эта задача решается обычно методом проб и ошибок: выставляются передаточные числа регулятора, запускается объект и записываются параметры его движения, обрабатываются и изучаются полученные осциллограммы, вводятся коррективы в передаточные числа и снова все повторяется.

Полученные решения требуют большого

1в числа запусков объекта, зависят ог опыта экспериментатора и субъективны.

Известны устройства для определения оптимальных параметров регулятора, 15 основанные на применении математических методов планирования факторных экспериментов, которые сводятся к схематизированной задаче реализации плана- матрицы эксперимента и обработке полученных данных. В результате расчетов получают математическую модель зависимости одного из критериев качества поведения системы от параметров ее ре гулятора, и методом крутого восхожде484 ф передаточных чисел, программный блок

2, блок 3 регистрации, датчик 4 пробных сигналов, устанавливаемые на исследуемом объекте, и вычислительный блок

5, анализатор 6 качества, выносимые на пункт обработки. В зависимости от вида передаваемых сигналов устройство может содержать преобразователи ана- лог-код 7 и "код-аналог" 8. Кроме тоrо, блок-схема содержит в составе вариатора 1 переточных чисел контактную группу 9 входных цепей, блок 10 ком: мутации, контактную группу 11 выходных цепей, а также группу 12 входов устройства, группу 13 выходов и управляющий выход 14. Через группу 12 аходов с чувствительных элементов регулятора на корректор передаточнЫх чисел комплекса поступают сигналы, оптимальные передаточные числа которых необходимо определить по результатам одного пуска объекта. Через группу 13 выходов сигналы чувствительных элементов. с определенным передаточным числом поступают на сумматор регулятора (на схе ме не изображен). Случайное чередование последовательности подключения на .выход контактных групп обеспечивается, например, предварительной выставкой программных шайб в программном блоке, когда последовательность замыкания ими контактных групп выбирается по закону случайных чисел. . Устройство работает следующим образом.

При этапе подготовки в соответствии с выбранными пределами варьирования передаточных чисел регулятора на регу»лировочных элементах вариатора 1 передаточных чисел выставляются верхний и нижний уровень йередаточных чисел по каждому настраиваемому параметру регулятора. Задается величина пробных импульсов и частота их чередования.

Во время реализации факторного эксперимента при запуске объекта включается программный блок 2 и блок 3 регистрации параметров движения. По команде программного блока 2 на вариаторе 1 передаточных чисел формируется контакт. ная группа 11 выходных цепей, соответствующая одной иэ строк плана-матрицы эксперимента. Одновременно программный блок 2 включает датчик 4 пробных сигналов. Подается команда на упраапяющий выход 14 и нормированное отклонение рулей объекта с регистрацией, этого момента на блоке 3 регистрации.

3 739 ния Бокса-Уилсона находят оптимальные параметры настройки регулятора.

Все расчеты этой модели в настоящее время автоматизированы. Так малый исследовательский комплекс (машина МИК-1)

5 настроен на алгоритм получения математической модели и крутого восхождения(1).

Однако.. применение этих устройств для оптимальной настройки регулятора автономного объекта требует выполнения щ многократных пусков объекта. Как мини- мум необходимо выполнить 2 пусков объекта, где n — число настраиваемых параметров регулятора. При этом перед каждым пуском соответственно строкам у5 планй-матрицы эксперимента необходимо менять параметры регулятора. Для ста-. тистической оценки результатов эксперимента недостаточно иметь по одной реализации поведения системы при всех со- Z0 четаниях двухуровенных значений параметров регулятора. Необходимо иметь по 3-10 повторений реализаций планаматрицы эксперимента. При этом план эксперимента должен быть рандомизиро- 25 ван, то есть чередование строк плана,матрицы в эксперименте должно быть случайным. Все это приводит к необходимости проведения (3-10) 2 пусков объекта, что удлиняет процесс доводки изделия и 30 удорожает ere стоимость.

Наиболее близким к изобретению техническим решением .является устройство для определения оптимальной настройки регулятора, содержащее датчик пробных 55 сигналов, вход которого соединен с выходом программного блока, один выходс управляющим выходом устройства, другой выход — с первым входом блока регистрации, выход которого подключен че- 40 реэ анализатор качества ко входу вычис- лительного блока, а вторые входы — к соответствующим входам устройства 2).

Однако это устройство также имеет недостаток, заключающийся в необходимос-45 ти выполнения многократных пусков объекта для определения оптимальной настройки его регулятора.

Бель изобретения — повышение быстро-. действия устройства. 50

Эта цель достигается тем, что оно содержит вариатор передаточных чисел, аходы и выходы которого соединены со входами и выходами устройства соответствен но, а управляющий вход - с выходом про- 55 граммного блока.

На чертеже изображена блок-схема устройства. Она содержит вариатор 1

5 ° 73948

Под действием нормированного отклонения рулей объект отклоняется от установившегося режима и после снятия команды под действием системы управления возвращается на прежний режим. При этом на блоке 3 регистрации. записывается переходный процесс сист емы. По окончании переходного.процесса программный блок 2 выдает команду на переключение в матричной схеме вариатора 1 переда- le точных чисел, коммутируется контактная группа выходных цепей корректора, соответствующая новой строке плана-матрицы эксперимента. Одновременно запускается датчик 4 пробных сигналов и все повто- 15 ряется. В результате на блоке 3 регистрации получаем многократные реализации опытов плана-матрицы факторного эксперимента.

Устройство для определения оптимальной настройки регулятора, содержащее датчик пробных сигналов, вход которого соединен с выходом программного блока, один выход - с управшпощим выходом устройства, другой выход — с первым входом блока регистрации, выход которого подключен через анализатор качест le KO входу BbHBCOHT91IbHOI о 6JIOKB> & вторые входы — к соответствующим вхо дам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повь|шения быстродействия устройства, оно содержит вариатор передаточных чисел, входы и выходы которого соединены со входами и выходами устройства соответственно, а управляюший вход — с выходом программного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Адлер Ю. П, и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М., Наука, 1976, с, 113-218, 237-251.

2. Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов. Под. реп. Кузнецова П. И. М., Энергия, 1969, с. 207-208, рис. 6-2 (прототип).

В процессе обработки результатов по окончании программы и финиша объекта блок 3 регистрации переносится в пункт обработки и через преобразователь 8 и анализатор 6 качества переходного про- 25 цесса (например, определитель интегральной опенки переходного процесса колебательности и т.п.} подключается к вычислительному блоку 5. На нем по заранее заложенному алгоритму опредэпяет- ЗО ся математическая модель зависимости: качества переходного процесса по выбранному критерию от передаточных чисел регулятора и методом крутого восхождения Вокса-Уилсона определяются опти- М мальные параметры настройки системы управления объектом

4 6

Описанное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства и уменьшить тем самым затраты времени и средств на проведение экспериментов с автономными объектами,.

Формула изобретения