Многоканальный непрерывно-шаговыйэкстремальный регулятор

Многоканальный непрерывно-шаговыйэкстремальный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвто скомю свидетельств

Союз Советских

Социалистических

Республик(u>813357 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 291178 (21} 2689482/18-24 (51) И. К.

G 05 В 13/02 с присоединением заявки Й9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Опубликовано 150381 Бюллетень Н9 10 (5З) 4 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 150381 (72) Авторы изобретения

П.д. Гаврилов и В.И. Янцен (71) Заявитель

Кузбасский политехнический институт (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ НЕПРЕРЫВНОШАГОВЫЙ

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к экстремаль. ному управлению многомерными объектами, и может быть использовано для построения многоканальных непрерывношаговых экстремальных регуляторов. инерционных объектов, работающих при интенсивных монотонных возмущающих воздействиях.

Известны шаговые экстремальные регуляторы, осуществляющие ускоренный поиск экстремума (1) .

Недостаток таких регуляторов сравнительно большое время поиска экстремума, обусловленное поисковым 15 характером движения к экстремуму и большим количеством пробных шагов.

Наиболее близким rio технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является непрерывно- 20 шаговый экстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок формирования показателя экстремума, блок шагового поиска, блок перемены воздействий и блок пе- 25 ремены структуры, выходы которого через соответствующие исполнительные блоки соединены с соответствующими входами объекта регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока формирования показателя экстремума (2).

Недостаток этого регулятора — малое быс тродейс твие.

Цель и зобретения — повышение быстродействия, устойчивости поиска и точности обнаружения экстремума °

Поставленная цель достигается тем, что. регулятор содержит блок оптимального подхода к области экстремума, блок сравнения и пороговый блок, вход блока шагового поиска через блок оптимизации подхода к области экстремума соединен со вторым входом блока перемены структуры, а через последовательно соединенные блок сравнения и пороговый блок — с третьим входом блока перемены структуры, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими вторыми входами бло.ка оптимизации подхода к области экстремума, генератор тактовых импульсов и последовательно соединенные блок формирования среднего.значения показателя экстремума, ключ и блок памяти, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения и третьим входом блока оптимизации подхода к области экстремума, первый вход блока формирования средне81 3357 го значения показателя экстремума соединен с первьм входом блока сравнения, а второй вход — с выходом генератора TBKTQBbIx импульсов и вторым входом ключа.

На фиг ° 1 представлена блок-схема многоканального непревыаающего регулятора; на Фиг. 2 и 3 — принцыпы работы регулятора.

Многоканальный непрерывношаговый регулятор содержит объект 1 регулирования, блок 2 формирования показателя экстремума, входы которого соединены с выходами объекта 1 регули-. рования, а выход подключен к последовательно соединенным блоку 3 шагового поиска и блок 4 перемены воздействий, выход которого соединен с одним из входов блока 5 перемены структуры, соединенного с исполнительными блоками б, воздействующими на объект

1 регулирования, блок 7 оптимального подхода к области экстремума, последовательно соединенные элемент 8 сравнения и пороговый блок 9, выход которого соединен с одним из входов блока 5 перемены структуры, другие входы которого соединены с выходом блока 4 перемены воздействий и вы— ходом блока 7 оптимального подхода к области экстремума, входы которого"соединены с соответствующими выходами объекта 1 регулирования и выходом блока 2 формирования показателя экстремума, причем на вход элемента 8 сравнения и вход блока 7 оптимального подхода к области экстремума непрерывно поступает сигнал, пропорциональный заданному значению показателя экстремума, а также блок

12 памяти, выход которого соединен с входом элемента 8 сравнения и входом блока 7 оптимального подхода к области экстремума, а вход через ключ 11 соединен с выходом блока 10 формирования среднего значения показателя экстремума, вход которого соединен с выходом блока 2 формирования показателя экстремума и выходом генератора 13 тактовых импульсов, выход которого также подключен к входу ключа 11.

Рассмотрим работу регулятора, име-1 э. ющего два канала управления Х Х

В начальный момент состояние объекта 1 управления характеризуется входными коорданатами Х", Х, и выходной координатой блока 2 Формирования показателя экстремума (точка М на фиг, 2), Пример 1, Во время работы регулятора при поиске минимума текущего значения показателя экстремума К (например, для добывающего комбайна это энергоемкость процесса разрушения угля, потери в электродвигателе исполнительного механизма и т.д.). На элемент 8 сравнения с блока 7 формирования показателя экстремума поступает текущее значение показателя экстремума К)-, которое сравнивается с заданным значением показателя экстремума К, определенным по предыдущей работе регулятора. При выполнении неравенства

Кт 3 К + (1) где л — зона нечувствительности порогового блока 9> элемент 8 сравнения подает сигнал на срабатывание порогового блока 9, который подает команду на блок 5 переключения структуры, отключающий блок 3 шагового поиска и подключающий к исполнительным устройствам б блок 7 оптимального подхода к области экстремума. Исполнительные устройства отрабатывают траекторию оптимального по быстродей.ствию подхода из точки М (фиг ° 2) в точку заданного показателя экстремума

2О Я (точка Р на фиг. 2) определяемую блоком 7 оптимального подхода к области экстремума.

Пример 2. Работа блока 7 оптимального подхода к области екстрему75 ма при частотном управлении добычным комбайном. Электромеханическая система частотноуправляемого асинхронного двигателя — исполнительного механизма — описывается совокупностью следующих дифференциальных уравнений:

=0 -Ж А Ч +lQ> g К + + UU d.)

SU SU Н SV50 í SV rrV и Sv

1 I зч зч и зм зу и ч г гч и у

° .1

ru SY )зоч y) Ру) ,щ " = д шоу Рс) Р = bГ 1- ) где ч, чзч ч о ч — составляющие потокосцепле ния статора и ротора по осям Б и Ч;

А — относительное значение частоты тока в статоре; () „,0з„ вЂ” ссставляющие напряжения на статоре по осям Б и Ч; >„,сс — соответственно угловые скорости вращения двигателя и исполнительного механизма; — ы — синхронная угловая частота

Н вращения;

J„,7. — соответственно моменты инерS5 ции двигателя и исполнительного механизма; ,а. — момент сил упругости в трансмиссии;

А — момент возмущающих сил нагрузки на исполнительном механизме; приведенная жесткость трансмиссии; у . - Хз 1 Р параметры дви гателя.

813357

+ry g(А М " 2) С V

t () -5up U>

EМ

0 (4)

A — постоянная величина, зависящая от начального и заданного значения показателя экстремума;

V — область управления.

Задание частоты и напряжения на двигатель по соотношениям (3) и (4) обеспечивает оптимальную траекторию движения к заданному значению показателя экстремума.

При подходе к области экстремума, текущее значение показателя экстремума К меньше К + л (точка N на фиг. т

2), происходит обратное срабатывание порогового блока 9 и блок 5 перемены структуры отключает блок 7 и подключает через блок 4 переключения воздействия блок 3 шагового поиска. Далее осуществляется обычный шаговый поиск экстремума, причем закон подключения исполнительных устройств 6 задается блоком перемены воздействий

4. Блок -5 перемены структуры подключает блок "; оптимального подхода к области экстремума только на определенное заданное время, по истечении которого он автоматически отключается и подключается блок 3 шагового поиска, тем самым повышается устойчивоать работы регулятора.

Под воздействием возмущений F, 40

F,......, F " происходит монотонный дрейф экстремума, например, в точку Р (Фиг ° 2). С целью повышения устойчйвости поиска и точности обнаружения экстРемума в Регу яторе произ- 45 водится коррекция величины заданного .для следующего этапа значения показателя экстремума К, учитывающая монотонный дрейф. статической характеристики объекта. Для этого в процес-50 се работы экстремального регулятора на вход блока 10 формирования среднего значения показателя экстремума с блока 2 формирования показателя экстремума непрерывно поступает текущее значение показателя екстремума К (фиг. З,а). При поступлении т импульса длительностью t, c генератора 13 тактовых импульсов (фиг. 2, б) на вход блока 10 формирования среднего значения показателя экстремума 60 с его выхода на вход ключа 11 поступает импульс длительностью t и амплитудой равной среднему значению показателя экстремума К р за период между тактовыми импульсами Tr (фиг. З,в) 65

t0!

Формула изобретения

1. Многоканальный непрерывношаговый экстремальный регулятор, содержащий последовательно соединенные блок формирования показателя экстремума, блок шагового поиска, блок перемены воздействий и блок перемены структуры, выходы которого через соответствующие исполнительные блоки соединены с соответствующими входами объекта регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока формирования показателя экстремума, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что., с целью повышения быстродействия регулятора, он содержит блок оптимального подхода к области экстремума блок сравнения и пороговый блок, вход блока шагового поиска через блок оптимизации подхода к области екстремума соединен со вторым входом блока перемены структуры, а через последовательно соединенные блок сравнения и пороговый блок — с третьим входом блока перемены структуры, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими вторыми входами блока оптимизации подхода к области экстремума.

Решая задачу синтеза управления оптимально по быстродействию получим закон управления частотой с (М ) и напряжением V (X --): при этом t >,, но t <(< Т -., Одновременно на вход ключа 11 поступает выходной импульс генератора тактовых импульсов 13 (фиг.3,б), ключ 11 замыкается и подключает на время t4 выход формирователя среднего значения показателя экстремума 10 к входу блока 12 памяти (фиг. 3 г), в котором происходит запоминание амплитуды выходных импульсов блока 10 формирования среднего значения показателя экстремума °

В связи с этим выходное напряжение блока 1.2 памяти, пропорциональное среднему значению показателя экстремума за период между тактовыми импульсами, поступает на вход элемента

8 сравнения (фиг ° 3 д).

Таким образом, в процессе работы регулятора производится самонастрояка значения задаваемого показателя экстремума, что позволяет повысить устойчивость поиска и точность обнаружения экстремума, Использование априорной информации об экстремальном значении показателя экстремума позволяет уменьшить время поиска экстремума после включения регулятора в работу и при выходе его в процессе работы из заданной области экстремума под действием возмущающих воздействий.

Применение предлагаемого изобретения для оптимизации режима работы горной машины увеличивает производительность и уменьшает износ рабочих элементов машины на 20-303 °

813357

2 ° Регулятор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости поиска н точности регулятора, он содержит ге- нератор тактовых импульсов и последовательно соединенные блок формирования среднего значения показателя экстремума, ключ и блок памяти, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения и третьим входом блока оптимизации подхода к области экстремума, первый вход блока формирования среднего значения показателя экстремума соединен с первым входом блока сравнения, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом ключа .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Казакевич В.В. и др. Системы автоматической оптимизации. М., Энергия, 1977, с. 239-246.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 374578, кл. 6 05 В 13/02, 1973 (прототип), Филиал ППП"Патент". г.У

1 . Ужгород, ул. Проектная,4