Устройство терминального управления

 

Изобретение относится к области систем автоматического управления и предназначено для управления динамическими системами, терминальное (конечное) состояние которых описывается K координатами, а время достижения этого состояния фиксировано. Целью изобретения является повышение качества управления объектом. Устройство терминального управления содержит блок K задатчиков, блок N шин координат объекта управления, N суммирующих усилителей, блок элементов выборки-хранения, N интеграторов, снабженных схемой сброса, ключ, N сумматоров, N масштабных усилителей, коммутатор, инвертор, шину "Старт-стоп", шину переключения режимов работы и выходную шину устройства. 1 ил.

СОЕЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 О 05 B 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4380362/24-24 (22) 28.12.87 (46) 07 ° 03.90. Бюл. М 9 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.С.Пешков, Б.И.Качоровский и Н.И.Разомазов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1332262, кл. G 05 B 19/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ТЕРМИНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области систем BBTGMBTvi÷eñêoão управления и предназначено для управления динамиИзобретение относится к области систем автоматического управления и предназначено для управления динамическими системами, терминальное (конечное) состояние которых описыва- ется 1» координатами (1 =1,2,...), а время достижения этого состояния фиксировано или ограничено.

Цель изобретения - повышение качества управления объектом.

На чертеже представлена функциональная схема устройства терминально" го управления.

Устройство терминального управления содержит блок 1 k задатчиков, блок 2 и шин координат объекта управления, и суммирующих усилителей 3-1, 3-2,...,3"и, блок 4 элементов выборки-хранения, и интеграторов, 5-1, 5-2,...,5-п, снабженных схемой сбро2 ческими системами, терминзльное (конечное) состояние которых описывается координатами, а время достижения этого состояния фиксировано. Целью изобретения является повышение качества управления объектом. Устройство терминального управления содержит блок 1 задатчиков, блок и шин координат объекта управления, и суммирующих усилителей, блок элементов выборки-хранения, и интеграторов, снабженных схемой сброса, ключ, и сумматоров, и масштабных усилителей, комму" татор, инвертор шину "Старт-стоп" шину переключения режимов работы и выходную шину устройства ° 1 ил. са, ключ 6, п сумматоров 7-1,7-2,..., 7-п, и масштабных усилителей 8-1, 8-2,...,8-п, коммутатор 9, инвертор

10, шину 11 "Старт-стоп", шину 12 переключения режимов работы H выходную шину 13 устройства.

Устройство терминального управления работает. следующим образом.

Объект упра вления предста влен в форме фазовой переменной х (с ) =Ax(t )+SU (с ), (1)

y (t ) =cx(t ), (г) где x(t) - n-мерный вектор состояния (координат объекта);

U(t) -. скалярное управление;

y(t) - k-мерный выходной вектор (выходные координаты объекта);

А,В,С - числовые матрицы вида:

1548774 4 (? (t) Z (t) ° °,Z„(t Ц"

u(o)=(u (0), }.,(о),..., },„(о) .

Для величин U (0), i=1 ? п получают

О 1 О ... О

0 0 1 . ° ° О

О

О р C--ГС,,0) (3)

5 а

0 „., О 1

-,(, -(, ...-(.„

В% (10) х(с ) 0 U(0) (12) В соотношениях (3) ; -коэффициенты характеристического полинома Ы, + S+, р-1

+... +с(S +S; С „, — числовая матри ца

% 1.0 полного ранга k.

Целью управления является перевод, объекта (1) из произвольного состоя ния x(0) в условно начальный момент времени t о в такое конечное состоя15 ние х (Т), чтобы выходной вектор у(Т) в момент времени Т принял заданное зна ение у з,д

y (T} =Сх (Т) = С„} О )х(Т) =-у „,, (4) при этом управление U(t), реализующее

20 этот перевод, имеет минимальную норму

)i (t)dt. Это основной режим работы о устройства терминального управления, КоТ0роН коммутатор 9 упра вляющим 25 сигналом с шины 12 через первый вход подключает выходной сигнал ключа 6 через инвертор 10 к выходной шине устройства 13. В другом режиме, когда прав. пение формируется через второй

1 ход коммутатора,, реализуется обычный . 30 а кон упра вления с обратной с вя з ью.

В этом случае время перевода строго

Йе фиксировано, а время Т определяет .требуемую по физическим соображениям

"жест кост ь" упра вляющег о воздейст вия . 35

В исходном состоянии по команде

"Стол" с шины 11 интеграторы 5-1, . -2,...,5-п разряжаются, блок 4 рабо"

-«ает в режиме слежения за выходными сигналами u,(t ), u,(t ), . „., u Ä(t ) ц суммирующих усилителей 3-1,3-2,3-п, с выходов блоков 1 и 2 поступают сигналы с заданном у; „„, i==1,2,...,k и текущем х, j = l, 2..., r состоянии объекта управления, ключ 6 разомкнут

45 и на выходной шине 13 сигнал управления отсутствует. По команде "Старт" с шины 11 в условно начальный момент времени t,=0 блоком 4 фиксируются значения U,(0), }} (О ),..., U„(0), интеграторы переводятся в режим интег рирования, ключ 6 замыкается и на шине 13 формируется сигнал управления

u(t ) = -Ге Ä(t ) + u„(o)3, (5) где Е,(с) — выходной сигнал интегратора 5-и. Учитывая (3), выражение (5) мсжно представить в виде

u(t)=-В (к(е)+u(0)j, (6) ь 1с

U,(0)= X F,, х} (0)+,> G; у, (7)

)а! где коэффициенты передач F . G . заij Р 1 ) ранее рассчитываются и устанавливаются по соответствующим входам суммирующих усилителей 3-i, i=1,2,...,n на основании следующего.

Коэффициенты усиления масштабных усилителей 8-1,8-2,...,8-п устанавливаются равными соответствующим коэффициентам,,, g,..., J.„ характеристического полинома объекта {1) так что в соответствии с чертежом для вектора Z (t )= Cz,(t ), Z (1 ),..., Z ()}, определяющего состояние интеграторов, получа ют

z(t)= -А z(t) — А u(o). (8)

Совокупность соотношений (1), (6) и (8) можно представить в следующем компактном виде:

x+(t)=A х ()+В U(0), (,9) x(t ) А 1 -ВВ где х"(е)= А =

Z(t) " 0 . ьт У

Определяют такой постоянный на отрезке времени (О,Т ) вектор 0(О), чтобы выходной вектор y»(t) системы (9) C„IO, O у (t )=C x» (t )+D U(0 )= о,о, т„„ в момент времени .Т, принимая следующее заданное значение, 1узмt у (Т) =(=> (0. зад

В соотношении (11) через т „ „ обозначена единичная матрица размерности п.-1с.

Из соотношений (9)-(12) и условия постоянства U(0) следует, что

u(O)=-(С Н(т ДO)+n1- C (т 0)x+(0)+

+(c" н(т,о)+в1- у (13) где Ф(Т,О)=ехр{А Т), Н(Т,О) =

=() ехр(А" )с1.7)В».

1548774

Так как переменные Z Z э ° ° ° э в предварительно обнуляются (сбрасываются в нулевое состояние интеграторы

5-1,5-2,...,5-n), то с учетом (12) соотношение (13) равносильно следую5 щему

U(0)=Fx(O) + Суз „, в котором подматрицы F, С являются м блоками соответствующих матриц в (13) 10

Элементы F,, G подматрицы F, G используются в качестве коэффициени ,тов передач в (7), устанавливаемых

flo соответствующим входам суммирующих усилителей 3-1, 3-2...,,3-п. т

Таким образом, выражение (6) обеспечивает выполнение терминального условия (12), которое включает исходное терминальное условие (4), и кроме то-! 20 Р .го имеет минимальную норму t И (t) dt, и так как вектор Z(t)+U(0) в виде соот- с ношения (8) и условия Z(0)=0 равно- с силен решению сопряженной системы, k а условие (12) включает условие 25 п трансверсальности., Ч

Формула изобретения

Устройство терминального упра вле- 30 ния, содержацее блок из k задатчиков, k выходов которого подключены соответственно к первым группам из k вхоов каждого из суммирующих усилитеей, к вторым группам из и входов, каждому из кЬторых подключены и шин координат объекта управления, выход каждого из k суммирующих усили елей подключен к соответствующему информационному входу блока элементов выбор" 40 ки-хранения, управляющий вход которого соединен с шиной "Старт-стоп", с входами установки нуля k-1 интеграторов и управляющим входом ключа, k-1 сумматоров, первые входы которых свя- 45 зань! с соответствующими К-1 выходами блока элементов выборки-хранения, торые входы - с соответствую ми выод"-ми k-1 интеграторов, нач. яя с торого интегратора, а трет . ; входы -:. соответствующими выходами k-1 масшабных усилителей, начиная с второго асштабного усилителя„ выход первого асштабного усилителя соединен с инормациэнным входом первого интеграора, выход ключа подключен к первому нформационному входу коммутатора, управляющему входу которого подклюена шина переключения режимов рабоы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, то, с целью повышения качества упавления объектом, в него дополниельно введены и-k суммирующих уси.;елей,. и-k+1 сумматоров, и k+1 интегаторов, и-k+1 масштабных усилителей инвертор„ выход которого ".оединен выходной шиной устиойства, а входвыходом ключа, первая группа из входов и-k суммирующих усилителей одключена к k выходам блока k задатиков, к второй группе из и входов подключены и шин координат объекта упра вле:. ия, выходы и-k суммирующих усилителей соединены с соответствующими и-k информационными входами блока элементов выборки-xpaнения, выход последнего и-го суммирующего усилителя связан также с вторым информационным входом коммутатора, и-k выходов блока элементов выборки-хранения соединены с первыми входами соответствующих и-k сумматоров, вторые входы которых связаны с выходами соответствующих n-k интеграторов, третьи входы

n-k-1 сумматоров соединены с выходами соответствующих n-k масштабных усилителей, входы и масштабных усилителей соединены с выходом последнего и-го сумматора, входы установки нуля n-k интеграторов и управляющий вход ключа соединены с шиной "Старт-стоп".

Составитель В.Хромов

Редактор А. Иотыль Техред Л. олийньгк Корректор T. Èàëeö

Заказ 141

TVlpBM 67 l

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственнс-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101