Адаптивная система управления

 

1.АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ , содержащая последовательно соединенные задатчик, сравнивающий элемент и экстремальный регулятор, подключенный выходом к входу объекта управления , состояп{его из последовательно соединенных опережающего и инерционного звеньев, аналого-цифровой преобразователь, соединенный первым входом с выходом объекта управления, последовательно соединенные блок определения коэффициентов усиления, первый цифроаналоговый преобразователь и первое форсирующее звено, подключенное вторым входом к выходу опережающего звена объекта и к первому -входу второго форсирующего звена , соединенного вторым входом с первым входом первого форсирующего звена , причем второе форсирующее звено соединено выходом с вторым входом сравнивающего элемента,третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу объекта управления и к аналоговому выходу блока моделирования запаздывания, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, в нее введены блок определения запаздывания , двоичный счетчик адреса и дешифратор, подключенный выходом к шине сброса двоичного счетчика адреса , информационные выходы которого соединены с первым выходом блока определения запаздывания и первым входом блока моделирования запаздывания. Второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика адреса и первому входу -дешифратора, соединенного вторым входом с вторым входом блока определения запаздывания, ана с логовый выход блока моделирования запаздывания подключен к. первому вхо (Л ду блока определения запаздывания, С второй вход которого соединен с выходом объекта управления, дискретный выход блока моделирования запаздывания подключен к второму входу блока определения коэффициентов, выход аналого-цифрового преобразова: теля соединен с третьим входом блока моделирования запаздьшания, а выход первого форсирующего звена соединен с вторьм входом аналого-цифрового преобразователя. 2. Система по п..1, отличающаяся тем, что блок.моделирования запаздьшания содержит последовательно соединенные формирователь, запоминающее устройство и второй цифроаналоговый преобразователь, причем вход формирователя является первым входом блока моделирования запаздывания, второй и третий входы запоминающего устройства являются соответственно вторым и третьим входами блока моделирования запаздывания, выход второг

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (11) (5!)4 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7. % йО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614125/24-24 (22) 04.07.83 (46) 23.08.85. Бюл. 9 31 (72) А.А.Москаленко (71.) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 648947, кл. G 05 В 13/02, 1979, Авторское свидетельство СССР

Ф 1015336, кл,G 05 В 13/02, 1980. (54) (57) 1.АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВ—

ЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные задатчик, сравнивающий элемент.и экстремальный регулятор, подключенный выходом к входу объекта управления, состоящего из последовательно соединенных опережающего и инер- . ционного звеньев, аналого-цифровой преобразователь, соединенный первым входом с выходом объекта управления, последовательно соединенные блок определения коэффициентов усиления, первый цифроаналоговый преобразователь и первое форсирующее звено, подключенное вторым входом к выходу опережающего звена объекта и к первому входу второго форсирующего звена, соединенного вторым входом с первым входом первого форсирующего зве— на, прнчем второе форсирующее звено соединено выходом с вторым входом сравнивающего элемента, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу объекта управления и к аналоговому выходу блока моделирования запаздывания, отличающаяся тем, что, с целью расширения области примене— ния и повышения точности, в нее введены блок определения запазды— вания, двоичный счетчик адреса и дешифратор, подключенный выходом к шине сброса двоичного счетчика адреса, информационные выходы которого соединены с первым выходом блока определения запаздывания и первым входом блока моделирования запаздывания, второй вход которого подключен к выходу двоичного счетчика адреса и первому входу дешифратора, соединенного вторым входом с вторым входом блока определения запаздывания, ана» логовый выход блока моделирования запаздывания подключен к. первому входу блока определения запаздывания, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, дискретный выход блока моделирования запаздывания подключен к второму входу блока определения коэффициентов, выход аналого †цифрово преобразова теля соединен с третьим входом блока моделирования запаздывания, а выход первого форсирующего звена соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя.

2. Система по п..1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок,моделирования запаздывания содержит последовательно соединенные формирователь, запоминающее устройство и второй цифроаналоговый преобразователь, причем вход формирователя является первым входом блока моделирования запаздывания, второй и третий входы запоминающего устройства являются соответственно вторым и третьим входами блока моделирования запаздывания, выход второг

1174902 цифроаналогового преобразователя яв- запоминающего устройства является ляется аналоговым выходом блока мо- дискретным выходом блока модenèðîâàделирования запаздывания, а выход ния запаздывания..1

Изобретение относится к самонастраивающимся системам управления и может быть использовано для автоматизации технологических процессов с постоянным и изменяющимся в широком диапазоне запаздыванием и коэффициентом усиления, в частности для ав— томатизации управления тепловыми про цессами энергоблоков.

Цель изобретения — расширение об- 1О ласти применения и повышение точности, На фиг.1 приведена структурная схема адаптивной системы управления; где Х вЂ” регулирующее воздействие;

Х вЂ” регулируемая величина; Х, Х „и

Х - соответственно сигналы основ-. ной обратной .связи, компенсации инерционности и упреждения запаздывания; 0 — оператор; на фиг.2 — схе- 20 .ма определения запаздывания.

Система содержит задатчик 1,сравнивающий элемент 2, экстремальI ный регулятор 3, объект 4 управления, состоящий из опережающего 25

5 и инерционного 6 звеньев, аналогоцифровой преобразователь 7, блок 8 определения коэффициентов усиления, цифроаналоговый преобразователь 9, первое и второе форсирующие звенья yg

10 и 11,блок 12 моделирования запаздывания, блок 13 определения запаздывания, двоичный счетчик 14 адреса и дешифратор 15, образующие блок 16 регулирования.

3S

Блок 12 моделирования запаздывания содержит формирователь 17,запоминающее устройство 18 и второй цифроаналоговый преобразователь 19.

Блок 13 определения запаздывания

40 содержит первый усилитель 20, первый триггер 21, второй усилитель 22, второй триггер 23, второй дешифратор

24 счетчик 25 задатчик 26 запаздыg$ вания и управляющий генератор 27.

Система работает следующим образомби

Сложный объект, в частности, со— держащий опережающее и инерционное звенья, с достаточной степенью точности может быть аппроксимирован передаточными функциями

1îï коп (т,„р+ }(р+ }

Иэ фиг.1 видно, что

X(p) =X рс(р) =Х(Р)11о W ин> (4)

Х„ Г) =XP(р),„ У„, (5)

Хр(p)wо 7чг где W u W yz- соответственно переУ даточные функции первого и второго форсирующих звеньев 10 и 11

Условие компенсации инерционности имеет вид (7) Ky = Хин

Л1 5 при равенстве эквивалентных постоянных.

Второе форсирующее звено обычно является моделью объекта или моделью части объекта. Из критерия оптимальной отработки. внутренних возмущений f со стороны регулирующего органа передаточная функция

3 -P" (Т р+1)(„р+1} Т э р+1 и 6 „, T и Т „- коэффициенты уси— ления, большие постоянные времени и меньшие постоянные времени, эквивалентные постоянные времени соответственно опережающего и инерционного звеньев 5 и 6 объекта; время запаздывания объекта.

Инерционность объекта обусловлена большой величиной эквивалентной постоянной времени инерционного участка объекта э

Тнн= Ин+ Ин (3) 74902 4

20

25 где К и ҄— коэффициент усиления,и время изодрома ПИ-регулятора.

В исходном состоянии системой произведена отработка задания, поступающего с задатчика 1. При этом в

30 блоке 13 определения запаздывания фиксируется код времени запаздыва— ния для модели 12 запаздывания. Этот код задает цикл работы блоку 16 ре— гулирования, формирующему с помощью двоичного счетчика 14 адреса и де— шифратора 15 соответствия набор адресов для запоминающего устройства 18 блока 12. Работа двоичного счетчика 14 адреса синхронизирует— ся с работой запоминающего устройст- 40 ва 18 импульсами выхода опорной частоты блока 13 определения запаздывания. В результате в каждом цикле по адресу, сформированному в двоичном счетчике 14, через формирова †тель 17 производится считывание информации, относящейся к моменту вре— мени (t — "т ), которая через цифроаналоговый преобразователь 19 подается на второй (суммирующий) вход сравнивающего элемента 2. По окончании считывания в за:томинающее устройство 18 по этому адресу записы— .вается новая информация, поступающая на его информационные входы с з 11 второго форсирующего звена ll может быть выбрана, например, равной коэффициенту усиления инерционного участка 6 объекта, т.е. ч Kèí

Таким образом, адапгивная подстройка параметров си темы должна производиться в соотвегствии с выражениями (7) и (8). При этом все неточности моделирования запаздыва— ния, различные изменения объекта при эксплуатации и несоответствие эквивалентных постоянных времени относятся к несовпадению их коэффициентов усиления.

Параметры собственно регулятора

3 могут быть оптимизированы, напри— мер, исходя из известного компенса— ционного метода, при котором э

Топ (9)

К

2К

Т„= Т,„, (10) выходов аналого — цифрового преобразователя 7. При следующем импульсе с выхода опорной частоты блока 13 определения запаздывания аналогичным образом по очередному адресу считывается информация, относящаяся к моменту времени ((1 - г ) + T 3, и т.д. до ((t —, ) + ) = t, после чего начинается следующий ()+I )-й цикл .

В блоке 13 определения запаздывания измеряется величина запаздывания Т, объекта для блока 12 по формуле

tV

/ ь = ь 1 l о(и1 мэ или ((. м (п) М t o(n) "m(p-a) i где ь — величина запаздывания, установленная оператором в счетчике 25 через задатчик 26 перед началом работы; (n-1) и (n) — предыдущий и очередной циклы адаптации; М вЂ” модель.

В блоке 13 определяется изменение значений, =, ми на его выходе фиксируется новое значение времени запаздывания, Это, в свою очередь, привбдит к изменению текущего коэффициента пересчета двоичного счетчика 14 адреса, а следовательно, време"м °

Блок 7 определения коэффициентов как в статике,так и в динамике, с частотой работы аналого-цифрового преобразователя 7 находит значение коэффициентов усиления формиру— ющих звеньев 10 и 11, которые подстраиваются через первый цифроаналоговый преобразователь 9. При этом в динамике за счет непрерывной адаптивной подстройки учитываются все различия между объектом и мо— делью.

При изменении задания, при подаче единичного скачка или при возмущении работа системы осуществляется по трем контурам, причем система сохраняет высокое быстродействие и качество работы, так как обеспечивается условие ее адаптации к изменению времени запаздывания и коэффициента усиления, являющихся основными параметрами объекта, независимо от причин, которые их вызывают.

1174902

Аю! 174902 с

Ъ о с

Составитель П.Кудрявцев

Редактор Л.Гратилло Техред Т.Дубинчак Корректор NääK HMHIHHt

Заказ 5185/49 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная, 4