Релейный регулятор

Релейный регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 070480 (2() 2907208/18-24 f$$ ) gg 3

G 05 8 11/14 с присоединением заявки М9— (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий

1И)УДК 62 50 (088.8) Опубликовано 230182. Бюллетень Hо 3

Дата опубликования описания 230182 (72) Автор изобретения

К.Г. Фаворский

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯ1ОР

Изобретение относится к регулирующим устройствам автоматики, к оптимальным релейным системам управления, а также к регуляторам замкнутых систем с кусочно-постоянным управлением, обеспечивающим изменение знака управляющего воздействия при состоянии системы, определяемых гиперповерхностями переключений.

Известен оптимальный регулятор для объекта и-го порядка, имеющий один датчик информации о переменной состояния, связанный через устройство определения модуля с устройством запоминания максимума, выход которого через соответствующий функциональный преобразователь связан с первым входом каждого из (и -1) компараторов, второй вход которых соединен с устройством определения модуля, причем выходы всех компараторов и устройства определения знака соединены с соответствующими входами устройства перемножения знака релейных сигналов, а выход соединен также со входом устройства определения знака, выход которого через дифференцирующее устройство соединен со входом обнуления устройства запоминания максимума (1).

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор, имеющий датчик переменных состояния и преобразова5 тели системы координат, первый функциональный преобразователь и первый компаратор„ причем выходы всех датчиков переменных состояния связаны со входами всех преобразователей системы координат, выходы которых, первого непосредственно, а последующих через первый функциональный преобразователь связаны с соответствующими входами первого компаратора (2).

Недостатком известного регулятора является то, что при изменении условий работы объекта управления нарушается оптимальность системы.

Функциональный преобразователь регулятора рассчитывается при заданных параметрах объекта управления и возмущениЯ. Отклонения этих параметров от расчетных дают ошибку в определении моментов переключений и нарушение оптимальности регулятора.

Цель изобретения — повышение точности регулятора за счет получения оптимальных управлениЯ при различных условиях работы объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор вводят второй функ900258

/х,/

/х»/ гпах

g5

65 циональный преобразователь, второй компаратор, третий компаратор, устройство перемножения знаков релейных сигналов, устройство запоминания экстремума, дифференцирующее устройство и устройство опрецеления модуля, причем выход первого преобразователя системы координат соединен через устройство определения модуля co входом устройства запоминания экстремума и первым входом второго компаратора, а со входом третьего и первого компараторов напрямую, выходы последующих преобразователей системы координат соединены с соответствующими входами первого функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом устройства запоминания экстремума, а выход — со входом второго ко лпаратора, выходы первого компаратора H второго KoMнаратора связаны с соответствующими входами устройства перемножения знаков релейных сигналов, а выход третьего компаратора через дифференцирующее устройство связан со входом обнуления устройства запоминания экстремума.

На чертеже изображена блок-схема регулятора.

Регулятор включает и датчиков переменных состояния 1, и преобразователей системы координат 2, первый функциональный npsoGpsэователь 3, второй функциональный преобразователь

4, первый компаратор 5, второй компаратор 6, третий компаратор 7, устройство перемножения знаков релейных сигналов 8, устройство запоминания экстремума. 9„ дифференцирующее устройство 10 и устройство определе ния модуля .11.

Выходы всех датчиков 1 соединены с соответствующими входами всех преобразователей 2, выход первого преобразователя 2 соединен со входом устройства запоминания экстремума 9 и первым входом компарат pa 6 через устройство определения модуля 11, а с первыми входами компараторов 7 и

5 - напрямую. Выходы всех последую" щих преобразователей 2 связаны с соответствующими входами нторого функционального преобразователя 4, и входами первого функционального преобразователя 3, первый вход преобразователя 4 связан с выходом устройства 9. Выход преобразователя 3 связан со вторым входом компаратора 5, а (выход преобразователя 4 — со вторым входом компаратора б. Выходы компараторов 6 и 5 соединены со входами устройства 8, а компаратора 7 — через дифференцирующее устройство 10 со входом обнуления устройства 9.

Каждый из преобразователей системы координат 2 реализует операцию где х — выходные сигналы преобразователей 2; выходные сигналы датчиков 1.

Устройство запоминания ма;.симума

9 с компаратором 7, дифференцирующим

Устройством 10 и устройством определен" я модуля 11 формируют сигнал, определяемый выражением при sign x, = sign х, при sign х, = sign x, при ЫБпх 0 где х, — сигнал на выходе устройства 9.

Обнуление запомненного сигнала х реализуется при значении х» = 0 компаратором 7 и устройством 10.

Сигнал V на выходе компаратора 5 определяется зависимостью

V = — sign 5 где 6=х» + f „(x, х ...Х„), а функ,ция f» (x, х z...хи) реализуется в функциональном преобразователе 3.

Сигнал И на выходе компаратора 8 определяется зависимостью

W = siqhЖ, гдето= /x»/ + Е (х,„, х, х ....х„), . ° ° . и функЦиЯ f q (х, х, х хи) РеализУется в функциональйом преобразователе 4.

Устройство у лножения знаков релейных сигналов 10 реализует операцию

U = V W где U — выходной сигнал устройства

10, определяющий знак управляющего воздействия системы управления.

Регулятор реализует оптимальные управления при наличии одномерных возмущений или одномерной параметрической нестационарности объекта управления, т.е. в случаях, когда характеристики возмущений или измерения параметров объекта остаются постоянными или меняются но времени, причем разница между характеристиками может быть обоснована выбором одного чпы а иэ одномерного множества. Например, процесс управления может осуществляться при действии на объект синусоидального возмущения с определенной частотой и амплитудой, а начало процесса может приходиться на любое значение фазы возмущения, т.е. характеристики возмущений отличаются фазой начала процесса.

Известный регулятор реализует (»-1) мерную гиперповерхность.переключения в » — мерном пространстве состояний. В рассматриваемом случае семейство гиперповерхностей оптимального переключения по одномерному изменению возмущений или параметров становится и-мерным и не может быть реализонано в и -мерном пространстве состояний для определения точек пе900238 реключения. Для реализации второго и последующих переключений из (и -1) -го переключения оптимального управления гиперповерхностью оптимального переключения имеет размерность(n-2),а семейство таких гиперповерхностей объединяет в гиперповерхность размерности (n-1) .Это семейство может быть реализовано для определения точек второго и последующих переключений с помощью функционального преобразователя по зависимости 6 = О. Так например, для объекта третьего порядка в известном бО регуляторе реализуется поверхность, состоящая из фазовых траекторий второго интервала управления, проходящих через фазовую траекторию, включающую конечную точку приведения третьего интервала. В предлагаемом регулято,ре реализуется поверхность, проходящая через множество фазовых траекторий третьего интервала, которые от- 20 личаются между собой значением числа из одномерного изменения возмущений или параметров.

Для определения первого переключения -мерное множество точек пе- . д реключения расслаивают на одномерное многообразие (и-1)-мерных множеств по значению параметра х „,т.e., если в процессе управления зафиксировано одно зйачение х „„, то в н -мерном множестве точек переключения выбирают соответствующую этому значению x „(è-1)-мерную гиперповерхность точек первого переключения.

При другом значечии параметры этой гиперповерхности первого гереключения меняются. Гиперповерхность первого переключения определяются как сумма областей точечного отображения области фиксируемого экстремума на гиперповерхности оптимального пе- 40 реключения, построенные для различных значений чистка из одномерного изменения возмущений или параметров.

Область фиксируемого экстремума х » определяется как пространство (»-2)— го порядка по признаку х1 = х,», х = О. Поэтому отображение этого пространства на гиперповерХность переключения будет (и-2)-мерное многообразие. Объединение этих областей по различным гиперповерхностям переключения по одномерному изменению возмущений или параметров даст гиперповерхность (н-1)-го порядка, которая может быть реализована зависимостью X =0.

В регуляторе знак управляющего воздействия на первом интервале определяется сигналом V, при этом

W = + 1. Первое переключение осуществляется в момент, когда Ж = О, которое реализуется за счет изменения знака сигнала W. Второе и после дующие переключения реализуются в моменты 6 = О. Преобразователи системы координат 2. преобразуют перемен- у ные состояния Y кононическому нормальному базису, в котором передаточная функция относительно х не имее нулей. В этом случае оптимальный переходной процесс по переменной х — монотонен и заканчивается при значении х„ = О. Поэтому сигнал с компаратора 7 используется для приведеi ния регулятора в исходное состояние за счет обнуления величин запомненных в устройстве 9.

Таким образом, без изменений параметров, определяющих режимы, или возмущений получают оптимальные управления при различных условиях работы объекта управления.

Формула изобретения

Репейный регулятор, содержащий датчикн переменных состояния и преобразователи системы координат, первый функциональный г реобразователь и первый компаратор, выходы всех дат =.иков переменных состояния связаны со входами всех преобразователей системы координат, выходы которых, первого непо редственно, а последующих через первый функциональный преобразователь связаны с соответствующими входами первого компаратора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введены второй функциональный преобразователь, второй компаратор, третий компаратор, устройство перемножения знаков релейных сигналов, устройство запоминания экстремума, дифференцируащее устройство н устройство определения модуля, выход первого преобразователя системы координат через устройство определения моду. я соединен со входом устройства запоминания экстремума и первым входом второго компаратора, а со входом третьего и первого компараторов непосредственно, выходы последующих преобразователей системы координат соединены с .соответствующими входами первого функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом устройства запоминания экстремума, а выход — co входом второго компаратора, выходы первого компаратсра и второго компаратора связаны с соответствующими входами устройства перемножения знаков релейных сигналов, а выход третьего компаратора через дифференцирующее устройство связан со входом обнуления устройства запоминания экстремума.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 283354, кл. G 05 В 17/00, 1969.

2. Павлов A.A. Синтез репейных систем, оптимальных по быстродействию. Наука, 1966 с.,209-219 (прототип) .

900258

Составитель А. Лащев

Техред С.Мигунова Корректор H.Øâûäêàÿ

Редактор Л. Филиппова

Заказ 12181/65

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4