Адаптивный регулятор с переменной структурой

Сова Стоеетскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельст

Заявлено 11.V.1971 (№ 16565 с пр исоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 14Х1.1973. Бюл

Дата опубликования описани

М, Кл. Ст 051т 13/02

Комитет па делам изопретений и открытий при Спеете Министров

Ъ"ДК 621.316.7(088.6) Авторы изобретения С. В. Емельянов, В. М. Горбуноь, 10. Ф. Иткис, В. Л. Ложснков, И. Г. Яснов, А. В. Лейбович, Л. Е. Зпштейн и Ж. О. Вальтер

Заявитель Специальное конструктивное оюро систем промышленной автоматики

АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР С ПЕРЕМЕН НОЙ СТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования и может быть применено для автоматического управления объектами с переменными параметрами и запаздыванием, например, в теплоэнергетике.

Известны адаптивные регуляторы с переменной структурой, содержащие последовательно соединенные устройство сравнения, ключ, усилитель и исполнительный механизм, соединенный с объектом управления, выход которого подключен к входу устройства сравнения, и форсирующее звено. Вход последнего соединен с выходом устройства сравнения н входом первого триггера, а выход — с входом второго триггера. Выходы триггеров через соответствующие диоды попарно объединены и подключены к двум входам схемы

«И», выход которой соединен с ключом. При наличии запаздывания в объекте и достаточно большом коэффициенте усиления объекта в системе не может возникнуть скользящего режима ни при каком значении настраиваемого параметра, поэтому качество переходного процесса ухудшается и система может даже потерять устойчивость. Кроме того, возникновение в системе режима высокочастотных реверсов исполнительного механизма нежелательно с точки зрения долговечности исполнительного механизма.

В целях расширения области устойчивости и надежности работы при наличии запаздывания в объекте предлагаемый регулятор содержит два формирователя импульсов, вход одного из которых соединен с выходом схемы

«И», входы другого соединены с соответствующими выходами первого триггера, а выходы формирователей импульсов подключены ко второму входу усилителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы регулирования с предлагаемым регулятором; на фиг. 2 — фазовый портрет системы.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 — устройство сравнения, 2 — ключ, 8—

15 усилитель, 4 — исполнительный механизм, 5— объект управления, б — форсирующее звено, 7 и 8 — триггеры, 9 — схема «И», 10 и 11— формирователи импульсов, 12 — 18 — диоды, 19, 20 и 21 — конденсаторы, 22, 28 и 24 — ре20 зи стор ы.

Триггер 7 выполняет функцию сигналпзатора знака рассогласования sign x, а звено б и триггер 8 — функцию сигнализатора знака суммы рассогласования и его производной, взятой с определенным весом, sign (Tx+x) .

Работает регулятор следующим образом.

При воздействии на объект 5 с передаточУ(. е ной функцией (К, Т, т. — соответствеп30 т„.1

386381

50 по коэффициент усиления, постоянная времени и запаздывание объекта) скачкообразного возмущения F(t) на выходе устройства 1 появляется и начинает увеличиваться рассогласование x(t).

При х®)0 на выходе звена б имеется положительный сигнал и оба триггера находятся в одинаковом состоянии. Поэтому на выходе схемы 9 существует положительный сигнал, свидетельствующий о совпадении знаков

sign x(l) и sign(T,x(t)+x(t)), т. е. о положительности знака произведения x(t) (Т,x(t) +

+x(t)), и ключ 2 замкнут. Вследствие этого исполнительный механизм 4 перемещает регулирующий орган в направлении компенсации возмущения и рассогласование начинает уменьшаться. Перемещение регулирующего органа прекращается при возникновении на выходе звена б в некоторый момент t отрицательного сигнала, так как при этом ключ 2 размыкается. После размыкаиия ключа на объект 5 с механизма 4 поступает постоянное управляющее воздействие (1=const, и по истечении времени т в момент

4=41+т движение объекта начинает описываться уравнением T

V(t) — выход объекта, а следовательно, движение системы регулирования описывается уравнением свободного движения Тх Я+

+x(t) =О из ненулевых начальных условий х (2) х (2) ° х (/2)

Отношение пропорционально велих (4) чине произведения A(t) К, где Й(/) — текущее значение коэффициента усиления усилителя 8. Если = — —, то при t)4 изобрах(t) 1 х (t) т жающая точка, соответствующая рассматриваемой системе, движется асимптотически к началу координат по прямой Тх+х=О (траектория 25 на фиг. 2) и возмущение Р® отрабатывается при однократном перемещении регулирующего органа на минимальную величину.

Если (—, т. е. произведение х (2) 1 х (t,), т

A (1) . К меньше оптимального, то при t)4 изображающая точка движется по прямой, параллельной прямой Тх+х=О, до пересечения с прямой Т,х+х=О (траектория 2б на фиг. 2). В момент пересечения сигнал на вы5

4 ходе триггера 8 изменяется и ключ 2 снова замыкается (на время, определяемое зоной нечувствительности аппаратуры), что приводит к дополнительному перемещению регулирующего органа в том же направлении. Одновременно на выходе дифференцирующей цепочки (конденсатор 21 и резистор 24) возникает положительный импульс, который, пройдя через диод 18, скачком увеличивает коэффициент усиления усилителя 8.

Если же ) —, т. е. k(t) К больше

Х (t2) 1 х (t,) T оптимального значения, то изображающая точка, двигаясь па р аллельно прямой Тх+

+х=О, пересекает ось ординат (траектория

27 на фиг. 2). При этом изменяется знак

x(t), состояние триггера 7 изменяется и совпадает с состоянием триггера 8. Поэтому ключ 2 замыкается и регулирующий орган перемещается в обратном направлении. Одновременно на выходе дифференцирующей цепочки, составленной из конденсатора 20 и резистора 28, возникает отрицательный импульс (при противоположном знаке возмущения

F(t) отрицательный импульс возникает на дифференцирующей цепочке, составленной из конденсатора 9 и резистора 22), который пройдя через диод 17, скачком уменьшает коэффициент усиления усилителя.

Предмет изобретения

Адаптивный регулятор с переменной структурой, содержащий последовательно соединенные устройство сравнения, ключ, усилитель, исполнительный механизм, соединенный с объектом управления, выход которого подключен к входу устройства сравнения, форсирующее звено, вход которого соединен с выходом устройства сравнения и входом первого триггера, а выход — с входом второго триггера. выходы триггеров через соответствующие диоды попарно объединены и подключены к двум входам схемы «И», выход которой соединен с ключом, отличавшийся тем, что, с целью расширения области устойчивости и надежности работы, он содержит два формирователя импульсов, вход одного из которых соединен с выходом схемы «И», входы другого соединены с соответствующими выходами первого триггера, а выходы формирователей импульсов подключены к другому входу усилителя.

386381

Фиг 1

Составитель В. Лукаший

Техред Л. Богданова

Корректор Н. Аук

Редактор Т. Юрчикова

Заказ 2564/1 Изд. № 1658 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Ряугпская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2