Система автоматического управления

Система автоматического управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

А. В. Архангельский, Ю. И. Мищенко, P. И. П и B. И. Крайний (71) Заявитель

»»в

Ф с (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при конструировании систем автоматического управления (САУ) различными объектами с переменными параметрами и неконтролируемыми возмущениями.

Известна САУ с пассивной настройкой. содержащая модель объекта управления (ОУ) и последовательно соединенные первый сумматор, ОУ, второй сумматор, блок обратной связи, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, вход модели ОУ соединен с первым входом первого сумматора, а выход с вторым входом второго сумматора Г 1 3 .

Недостатком этой САУ является низкая помехоустойчивость при возмущениях на входе объекта управления.

Наиболее близкой к предлагаемой является система автоматического управле20 ния, содержащая первый блок сравнения, регулятор, второй блок сравнения, объег управления и обратную модель объекта управления и последовательно соединенные блок задержки и третий блок сравнения (2) .

Недостатком известной системы управления является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точнос« ти системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе выход обратной модели объекта управления соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выходом подключенного к второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с входом блока задержки;.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемой САУ; на фиг. 2— зависимость времени задержки от постоянной времени объекта из условий устойчивости САУ (кривая а - для прототипа, б - для предлагаемой САУ, на фиг. 3 - зависимость эквивалентной по» лосы пропускания САУ по возмущающему воздействию от величины времени за30

3 . 98876 (держки для прототипа (а) и для предлагаемой САУ (б); на фиг. Ф - зависимость эквивалентной полосы пропускания САУ по задающему воздействию от величины времени задержки для прототипа (а) и для предлагаемой САУ (б).

Система содержит первый блок 1 сраи пения, регулятор 2, второй блок 3 срав- нения, блок 4 задержки"третий блок 5 сравнения, обратная модрль ОУ 6, объект 10

7 управления.

Регулятор 2 соединен своим входом с выходом блока 3. сравнения, а выходомс первым входом блока 3 сравнения, выход которого соединен с входами обт екта 7 управления и блока 4 задержки, выход объекта 7 управления соединен с входами обратной модели ОУ 6 и блока

1 сравнения, выход сумматора 5 соединен с вторым входом блоиа 3 сравнения, 20 на вход объекта 7,управления приложено возмущающее воздействие (- .

Выходная коорщтната предлагаемой

САУ определяется в соответствии с выражением ; 2$

1 рт, Р (pf Q (pf(f-Е )+Ф (P)% (P)>(P)

Р 0 0 i(tf

9(P) = pT

iW (p)VV (p) % (p) Ж ((() ) прд 1 0

-рт

F (p)%„(p) (4-е )4а риаз„(р) ((р)

М

44 % (pf W (р)

И) F (p ) - возмущающее воздействие

35 на входе ОУ; 0 (р) - передаточная функция Оу;

Р Г3 р — нерэдаточная функция блока задержки; . 40

% (р) — передаточная функция регуР лятора;

Х (p) — задающее воздействие на входе САУ; lФ (р) - передаточная функция обрат- 43

Я ной модели ОУ.

Предположим, что заданы спектральные плотности задающего 5 (w) и возмущающего 5 р ((о) воздействий, тогда

50 согласно выражений (2) средние значения квадрата Выходной координаты, коФррые для известной САУ з = ((e„(jw)f 5„(w>+. ",И >!, ((ж() а, (Ii

1 4 а для предлагаемой САУ

-2

2Л )())((j ) S (мч)+

+ И ) 5 e о р((J (4( где % ({ ра ) - амплитудно-частотные

I характеристики по задающему воздействию, прототипа и предлагаеь мой САУ соответственйо )ф () М вЂ” амплитудж -частотные

1I2 характеристики по возмущающему воадейсч вию прототипа и пре) лагаемой САУ соответственно байя известной САУ

e +% (Р)% (Р)

-р

W„(I I(1-е

9l (р)=,„° { б)

-РТ

Е +% (Р) (()„„{Р)

Из выражения (2) ((f(lр(р) %,„{ р) + (р(()e„(f)

3 ф (Р) ()-e

Ря(Р) 1+% (Р) а„(г)

Точностные характеристики систем

АУ определяют их эквивалентными полосами пропускания по заданному и возмущающему воадействиям. Поэтому сравнительная оценка известной и предлагаемой

САУ производится по их эквивалентным полосам пропускания

Допустим, что

Щ (Р)=), %Ä(P)<, -(р )2 Ь Р+Тз Р

2 2

3 е Я

12+бтэр+ Тзр а ()-- -() +г т, + r,Р

Эквивалентные полосы пропусканй3 по возмущающему и задающему воздействиям известной и предлагаемой САУ и учетом (9) имеют вид

3 () К (.(0)

F„э

5 985

З

F (Э 2 Д ()

ТЭ+ЗТМ Т +37 „ (, «a

W (N) - д, (12) s .Х1 э 4T ì

ЩМ (%)э= Х Е (

2 4 м

На фиг. 3 и 4 согласно (10-13) представлены зависимости эквивалентных полос пропускания прототнпа и предлагаемой САУ от величины времени задержки

Т® при Тм=0,2 с.

Из условий устойчивости при Т=0,2 с, $ 0,8 ддд пратотю а Тд=0,1 с и ддд предлагаемой САУ Тэ=0,05 с, а при

Т=О,З с, f =0,8 для прототипа Т =

=0,15 с н для предлагаемой САУ ТЗ=

=0,1 с.

Анализируя проведенные на фиг. 3 и 4 зависимости, можно сделать следующие выводы.

Составля1ощая выходного сигнала нредлагаемой САУ по заданному воздействию Э по сравнению с известной практически не искажаетса блоком задержки.

Точность предлагаемой системы по задающему воздействию на 25-70% выше известной.

Влияние возмущающего воздействия на выходную координату предлагаемой

САУ на 3050% меньше, чем .у нзвес ной.

В предлагаемой САУ по сравнению с нзвестной отсутствует один сумматор и эталонная модель ОУ, вследствие чего упрощается конструкция предлагаемой

САУ по сравнению с прототипом.

Устройство работает следующим об- разом.

Сигнал с выхода объекта 7 управления подается на вход обратной модели

ОУ. 6, а инвертированный на вход блока 1, на другой вход которого подается задающее воздействие Х. Суммарный сигнал с блока 1 подается на регулятор

2. Сигнал с регулятора 2 подается на первый вход блока 3, на второй вход ,подается инвертированный сигнал с блока

5. С выхода сумматора 3 сигнал поступает на вход ОУ 7 и блок 4 задержки.

761 6

Задержанный блоком 4 сигнал с обратным знаком поступает на первый вход блока

5, на второй вход которого поступает сигнал с обратной модели объекта 6 управления.

Конструкция предлагаемого устройства основана на нспользовании известных элементов и техническнх трудностей для реализации не представляет.

Оценку реализуемости н эффективности предлагаемого устройства проводят аналитическим методом и методом математического моделирования íà ABM типа

АВК-2 (3-) .

При моделировании на АВМ регулятор реализуют усилителем с коэффициентом, равным 1, объект управления - колебательным звеном. В блоке задержки ис . пользуют приближенное разложение s ряд

Паде второго порядка вида t2-Üò> p+ тэ р з Р

@ (р) = е

12+6ТуР+Т > Р

Источником случайных возмущающих воздействий со .спектральной плотностью

Ь р„=2,5" /Гц является гейератор белого шума.

Итак, применение предлагаемой систе». мы увеличивает ее точность на 40-80%.

Формула изобретения

Система автоматического управления, содержащая первый блок сравнения, ре гулятор, второй блок сравнении, объект управления и обратную модель объекта упрявлення и последовательно соедннен» ные блок задержки и третий блок сравнения, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы, в ней выход обратной модели объекта управления соединен с. вторым входом третьего блока сравнения, выходом подключенного к второму входу второго блока срав пения, выход которого соединен с входом . блока задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чаки Ф. Современная теория управ.ления. N., Мир, 1975, с. 254.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 591821, кл. Я 05 В 13/04, 1979 (прототип) .