Патент ссср 208073
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалиотическик
Реолтблик
Зависимое от авт. свидетельства №
3 аявлено 22.VI I I.1966 (№ 1099130/26-24) Кл. 21с, 46/50
: присоединением заявки №
МПК 6 05f
УДК 621.3.078(088.8) Приоритет
Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров
СССР
Опубликовано 29,XII.1967, Бюллетень ¹ 3
Дата опубликования описания 25. I II.1968
Автор изобретения
В. К. Кутузов
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ОБЪЕКТОМ проведения сложных расчетов и тем самым улучшить качественные показатели системы регулирования.
Используя метод стыкования решений диф5 ференциального уравнения со знакопеременной правой частью и приравнивая время движения по первому интервалу нулю, получим параметрические уравнения поверхности оптимального переключения в виде:
ВЬ1(2е — " ji + +(1)ч2е — тл 1+(1)и+ е — "ти — 1)= Ь1 — В (— 2е- - + ... +(1)и2е -<л +(— 1) + е — " 1и 1) = (— 1)л" В Ли (— 2 е — "и — ... + (— 1)" 2 е-"л — 1 + (— 1)" - е — и tn 1) = Л „ где
d1i =
>1 >2 ° ° . От — 1".1»1 "° ° л
;1тв
Оп — 1 л — 1 и — 1 и — 1 и — 1 1 2 " i — 1 i i1 " n л — 1 >n — 1g >n — 1
1 "" 1 е " л
В результате замены (— 1) +1(— 1) » В Л (е- i tt -1) = f,. (tj ); Ь,i =
= А,,Л,, и=1
Изве=тны системы автоматического управления, обеспечивающие оптимальный по быстродействию процесс регулирования.
Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно позволяет реализовать оптимальные по быстродействию системы высокого порядка с неположительными вещественными корнями в неизменяемой части оез я, — корни характеристического многочлена;
Х„.n †координа поверхности оптимального переключения;
 — величина управляющего сигнала;
t2, t 3" 4 — параметры поверхности оптимального переключения.
boson
ФААД %П . ЗИВ
208073 получим к=l
П (2 fl (t2) + ... + 2 f ((и 1) + f (/п)j = —. : Q А(к A ê к.- 1
1t (2f: (C,.}+, + 2 (, (!„,}+ f., (I„}» = Ар,. Х к (2 f, (4) + " + 2 fn(п 1) + 4(tn)t: Апк Х.к к=l где А }к †алгебраическ дополнение определителя Л,f .
Выбор знака в правой части определяется условием:
4 ) О> .- — 4 О, ", п — п — 1 О.
Каждая строка данной параметрической системы уравнений реализуется вычислителем с (г — 2) функциональными блоками, выходы которых суммируются с текущими координатами объекта и подаются на вход обратного функционального блока, на выходе которого будет получен (параметр.
Вычислитель может быть реализован также (n — 1) функциональными блоками, один из которых находится в обратпой связи усилителя.
Такая схема реализует строку в виде
2 f1 (t2) + - -+ 2 fi (t») + ... + 2 / (/и 1) + fl (п) =Х1
t.
К 2
Наличие члена — ооусловливает некоторую
К погрешность, но при достаточно большом Й эту погрешность можно свести до величины менее 10/ .
Используя (n — 1) таких схем и объединяя их в общую схему, получим все интересующие нас параметры
Вводя полученйые параметры 1, на входы функциональных блоков, составле(}ных по последней строке, просуммируем их выходы. В результате суммирования получим значение координаты (или их линейной комбинации) поверхности оптимального переключения.
Сравнивая теперь, полученную координату поверхности оптимального переключения с соответствующей текущей координатой системы (или их линейной комбинацией) с коэффициентами, выбранными в соответствии с правой частью последней строки, можно сформировать оптимальный закон управления системы в виде:
U SlgII (ф Aîït) где U — сигнал управления системой
П П
Х,„,= А„Х.,; Хф — А„,.X„ к=l к=-1
Лф †фактическ координата системы (или их линейная комбинация).
Х,„, †координа поверхности o}Iтимального переключения (или их линейная комбинация) .
З0
Х=Хф — Х,„, — текущая координата управления.
Выбор знака в правой части системы будем осуществлять в соответствии с условиями: 2 ) О) t» t2 ) О» 1 ° ° ° ) п п — 1 ) О».
Так как в правой части параметрической системы уравнений, определяющей поверх:о;n оптимального переключения, знак можст быть либо (+), либо (— ), в зависимости от того, в какои части фазового (простран тва находится фазовая точка системы, то должно быть два аналогичных вычислителя, отличающихся друг от друга знаком фазовых координат, которые:подаются на эти вычислители. Каждый вычислитель строит поверхность для всего фазового пространства Х (Х1, Х>, ..., Х„), однако .действительна эта поверхность для формирования оптимального закона управления только при вы(полнении условии t2 ) О,, — t2 > О, ..., t„— tn l О.
Эти условия всегда выполняются какимлибо из вычислителей (со знаком (+), или со знаком (— ). Если эти условия выполняются вычислителем, где фазовые координаты подаются со зна(ком (+), то они не выполняются ва другом вычислителе, и наоборот. Поэтому в процессе управления должен использоваться н менно тот вычислитель, который действительно при данном сочетании координат фор;;(ирует оптимальное управление. Такой выбор может осуществить логическая ячейка «И».
Имея, параметры поверхности оптимального псрсключения, просуммируем их попарно и полученную.разность подадим на собирательную ячейку «И». Если разность каждых двух соседних по номеру параметров — величина положительная, то реле, подключенное к выходу ячейки «И», будет включено, а под вижной контакт реле займет некоторое положение.
Если хотя бы одна из разностей двух соседних по номеру параметров окажется равной и lll меньше нуля, то тогда ячейка «И» îDKJlloчит реле, а подвижной конта кт займет другое положение.
Таким образом, логическая ячейка «И» с
po;le автоматически выбирает именно тот вы(ислитель, к которому при данных значениях фазовых координат должно, подключаться управляющее устройство системы, формирующее сигнал оптимального управления.
Принципиальная схема устройства п редставлена на чертеже.
При действии возмущений на объект регулирования 1 последний отклоняется от равновесного положения, в результате текущие координаты Х» приобретают значения, отличные от нуля. Текущие координаты Х, системы через блоки переменных коэффициентов поступают на вычислители 2 и 8. Каждый вычислитель определяет координаты поверхности оптимального переключения и параметры этой поверхности. Параметры, определенные вычислителем 2, поступают на схему суммирования 4, где образуется разность каждых двух соседних по номеру параметров, которая за208073
Г
Составитель И. Н. Шувалова
Текред Т. П. Курилко Корректоры: С. П. Усова п E. Ф. Полионова
Редактор А. А. Эйдис
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 502,2! Тираж 530 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, ч. 4
208073 тем поступает на вход логической ячейки «И»
5. Если все поданные на логическую ячейку 5 сигналы положительны, ячейка «И» включает реле б, которое, в свою очередь, подключит управляющес устройство 7 к вычислителю 2.
В процессе движения объекта к нулевому положению текущие координаты его меняются, в результате может наступить такой момент, когда одна или несколько разностей параметров, вычисленных вычислителем 2, будут отрицательны. В этом случае логическая ячейка
«И» выключит реле б, которое перебросит контакт из положения а в .положение в и подключит управляющее устройство к вычислителю 8. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока объект не придет в нулевое положение, причем, траектория его движения к нулевому положению будет оптимальной.
Предмет изобретения
1. Устройство для автоматического управления объектом, содержащее реле, подключенное 1подвижным контактом к управляющему устройству, сравнивающие устройства, функциональные блоки и блоки переменных коэффициентов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения оптимального по быстродействию процссса регулирования, в нем установлены два многоканальных вычислителя поверхности оптимального переключения с двумя группами выходных зажимов параметров поверхно5 сти оптимального переключения и текущих координат управления, подключенные параллельными связями к выходу объекта управления, схема попарного суммирования параметров поверхности оптимального переключения, 10 подсоединенная к выходным зажимам каждого из вычислителей, и логическая схема
«И», все входы которой подсоединены к соответствующим выходам схемы суммирования, и выходные зажимы текущих координат уп15 равления каждого вычислителя подключены к контактам реле, а выход схемы «И» подключен к обмотке управления реле.
2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения ускорения вычисле20 ния координат оптимального переключения и унификации функциональных блоков, каждый вычислитель выполнен в виде ряда групп (по числу координат управления) параллельно соединенных блоков переменных коэффициен25 тов и функциональных блоков, подключенных через сумматоры к общим сравнивающим устройства м.
