Устройство для управления инерционным объектом

Устройство для управления инерционным объектом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()744449

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапкстических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 15,07.77 (2! ) 2507748/18 — 24 (5! )М. Кл, G 05 В 13/02 с присоединением заявки .%

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень Ле

Дата опубликования описания 30,06.80 до делам изобретений и открытий (53 ) УД К 62.50 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. Г. Извольский, В. П. Кузин и Е, М. Табачный (7! ) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНЕРЦИОННЫМ

ОБЬЕКТОМ

К о5(р) (т,„р+1)(т, р+ ) () Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для обеспечения квазиоптимального по быстродействию управления инерционным объектом второго порядка, передаточная функция которого имеет вид где К вЂ” коэффициент усиления объекта;

Т,,Т р — постоянные времени объекта, с помощью сервбмотора постоянной скорости, в частности, при управлении технологическими процессами, при управлении движущимися объектами.

Известны устройства для управления инерционным объектом, обеспечивающие оптимальное (или квазиоптимальное) по быстродействию управление и содержащие нелинейный пре образователь и сервомотор постоянной, скорости (11.

В этих устройствах в функции от ошибки и ее производных формируют нелинейную

2 функцию переключения, вид которой определяется динамикой объекта.

Недостатком таких устройств является необходимость знать все параметры передаточной функции объекта и вводить нх значения в вычислительное устройство.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления инерционным объектом, содержащее нелинейный преобразователь, сервомотор постоянной скорости, измеритель регулируемой координаты, выход которого и выход задатчика подключены к соответствующим входам элемента сравнения, выход которого подключен ко входу блока формирования производных и к первому входу первого усилителя, второй вход которого присоединен к первому входу второго усилителя и к одному из выходов блока формирования производных, выход -- к

20 первому входу сумматора, выход которого подключен ко входу сервомотора постоянной скоросТИ, Второй вход второго усилителя под соединен к другому выходу блока формирова"; ния производных (2).

9 ф

,вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход — к одному из входов множительного блока, другой вход которого через нелинейный преобразователь связан с выходами измерителя выходной ко()рдинаты серво. мотора постоянной скорости, выход блока умножения подключен ко второму входу сумматора. где т,е.

РЗипиб"=Р )Kq((g T 2)ЗТР(О+Т Я)-КК ТР(пойУ )"

20 з(п(О)У"() (2Я

При подаче задающего воздействия ф(1) задатчик (регулируемой координаты) 5 выда-. ет на элемент б сравнения сигнал, который сравнивается с сигналом ф(Ь), идущим с измерителя 4 регулируемой координаты. С выхода элемента сравнения сигнал ошибки (рассогласования) Е(1) =g(t) - Р(т-) подается на один из выходов усилителя 9 и на вход блока 7 формирования производных. С его выхода сигнал первой производной подается на вход усилителя 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный Т, E. + E, подаваемый на сумматор 11. На вход усилителя 8 с выхода блока формирования производных 7 подаются сигналы, пропорциональные Я и Я.

На выходе усилителя 8 формируется сигнал, пропорциональный (Т Я + Q)T+, который проходит через блок 14 выделения модуля, и сигнал )Т,„Я+ЦТР подается на вход множительного блока 13, на другой вход которого с выхода нелинейного преобразователя 10 подается сигнал, пропорциональный нелинейной функции от входной координаты сервомотора 2 p-F(1- ) .-pÒð

После перемножения сигналов, пропорциональиых (ТДзE)T и Г(— т), произведение этих сигналов идет йа вход сумматора 11, формирующего функцию переключения

3 74444

Устройство обеспечивает квазиоптимальное Ъ по быстродействию управление при реализации, зак6на управления, предложенного Силва яз пб= 8зйп((з Г(У )(з (2)

„ ГЧ.8 я р 6 т 1р

К К Т + ИК Т У =И з —. Т-2a)

Р ) Р P

К = — т —; К=К„К ; F(Y">=-(StgnV")0n(1+JV" ), + Y 6=Ц- Р

) На выходе элемента сравнения формируется сигнал ошибки между задающим сигналом о

I значении регулируемой координаты Е =ф- Р.

При этом параметры объекта управления

К = К„Кч,, Т,„, Т,р и привода постоянной скорости K>, T> должны быть известны и используются для формирования сигналов U з(.

« и V . Ha нелинейном преобразователе получается нелинейная составляющая квазиоптимального закона управления (2), а на выходе сумматора полный закон управления 6 . В зависимости от знака функции 6 сервомотор

„постоянной скорости (который составляет

35 релейный усилитель 8 и сервомотор) вызывает перемещение исполнительного органа управления )и . Воздействие на объект управления исполнительного органа вызывает изменение регулируемой координаты р, которая за близ40 кое к оптимальному по быстродействию время переходит от начального значения р к задано ному значению ф =g>

Однако эти устройства имеют тот недостаток, что при изменении коэффициента передачи

45 объекта К = К К, (которое происходит

Ч. в связи с изменением режима работы объекта), либо при отсутствии априорной информации о значении этого коэффициента нельзя реализовать функцию переключения (2), а, следовательно, и квазиоптимальное по быстродействию протекание процессов.

Цель изобретения — увеличение быстродействия устройства при изменениях коэффициента передачи инерционного объекта.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит множительный блок, измеритель выходной координаты сервомотора постоянной скорости и блок выделения модуля, На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит объект 1 управления, описываемый передаточной функцией (1), сервомотор 2, релейный усилитель 3, измеритель 4 регулируемой координаты, задатчик 5, элемент б сравнения, блок 7 формирования производных (дифференцирующие устройства, либо измерители производных сигналов, в зависимости от вида регулируемого параметра объекта), усилителя 8 и 9 (например, магнитные усилители, операционные усилители); нелинейный преобразователь 10, сумматор 11; измеритель

12 выходной координаты сервомотора постоянной скорости (например потенциометр обратной связи сервомотора), множительный блок 13; блок 14 выделения модуля (выпрямитель), сервомотор постоянной скорости.

lTZe.2)т„, .Я",=И.Зыбки (2) р(P

2 зК Тр зз

d

Разделив числитель и знаменатель правой части равенства на ККрТ и учитывая (10), получают

)11, а + 6 (T>p „ц .у < )=>>5!T>pa

Х

0,5фЯ1 т.е. с учетом (11) при

Кртр 1 g (2 g KpTp и у у ЖЧ" o,$ q>,-I> к,п, ) М

5 74444

Поскольку в данном случае уравнение инерционного объекта имеет вид ту1 тр 8 +(1 +T>P)e +чэ = к)з (ф) и уравнение сервомотора постоянной скорости р=К 81флб; (5) тб при ступенчатом задающем воздействии (1 ) =g g, ((-е) выходная координата сервомотора определяется выражением (С)= . 5с (т,„т, Р+(Т„Т )-РЧ -ф )К Т

КК T а nppg(t)+,31ЩЕ= -т =р ;Я=О,то с учетом(2а

o KKPTP" с =u +v. (п>Гоу )юл(т I II= v. у > а .уравнение траектории 1-го интервала (7) принимает вид

u""==--V (8+ )<«!y 1) КК 1- () р Р

Подставив (8) в (6), получаем

-фз() =-Крт,(SifI V ) 0n(S-(y "t). (9) или, с учетом того, что знак функции переключения на 1-ом интервале управления

Sigп Ю а+ 9ignp =-gign V (10)

1з (1,)

=-(signp) Bh(4-(ч "ц, JIA откупа f,- K>. (IV "I-и <) 1) (Ц) р Р

Сравнивая сформированный закон переключения б (3) и предложенный Силва квазиоптимальный закон (2б), делают очевидное заключение, что оии совпадают в том случае, если ! 1 >" )-Qg!T Е Е т (т j+.Я)Тр-ККрТ 1 пч Вп(1+И I, ТрТь+0

Заметим также, что уравнение нулевой фазовой траектории (уравнение второго интервала управления) имеет вид

U +V (S Äïy ) Еп((Ч"!)=0, а уравнение первого интервала управления определяется из условия прохождения фазовой траектории через точку ненулевых начальных условий 0„, чо, соответствующих ступенчатому задающему воздействию и "(Зьупч Е.(1-Iv I)=с". (Г)

Поскольку начальные условия ф =О, f> =O

Этот закон управления (3) тождествен известному квазиоптимальному закону (2), Нетрудно заметить, что при формировании закона переключения (3), где Г(- — — ) опрер р Т деляется выражением (12), не требуется априорная информация о значении коэффициента

20 передачи объекта К= К„„Кр следовательно, описанное устройство обеспечит квазиоптимальную отработку ступенчатых задающих воздействий независимо от вариации коэффициента передачи объекта.

Формула изобретения

Устройство для управления инерционным объектом, содержащее нелинейный преобразователь, сервомотор постоянной скорости, измег ритель регулируемой координаты, выход кото) рого подключен ко входу блока формирования производных и к первому входу первого усилителя, второй вход которого соединен с первым входом второго усилителя и с одним из выходов блока формирования производных, 35 выход — с первым входом сумматора, выход которого подключен ко входу сервомотора постоянной скорости, второй вход второго усилителя подсоединен к другому выходу блока формирования производных, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства, оно содержит множительный блок, измеритель выходной координаты сервомотора постоянной скорости и блок выделения модуля, вход которого подключен к выходу второго усилителя, а ыход — к одному из входов множительного блока., другой вход которого через нелинейный преобразователь связан с выходами измерителя выходной координаты. сервомотора постоянной

50 скорости, выхоц блока умножения подключен ко второму входу сумматора.

Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Фельдбаум А. А. Основы теории оптималь55 ных автоматических систем. М., "Hayxa", с. 167. рис. 3.10.

2, Павлов А. А. Синтез релейных систем, оптимальных по быстродействию. М., "Наука".

1966, с. 297 рис. 7.1 (прототип).

744449

Корректор

Филиал ППП "Ha em™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Васильев

Редактор И. Панкина .Техред М, Петко

Заказ 3788/10 Тираж 956 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4/5