Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий

Союз Севвтскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ ()873209

4i г (6t) Дополнительное к ает.свид-ву в 744473 (22) Заявлено 21,1278 (21) 2699892/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 15,1081. Бюллетень N9 38 р )м. к.

G 05 В 23/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.81

4 (72) Авторы изобретения

5 с

Б.В. Кромский и В.A. Скля енКо (..Ф

/. (71) Заявитель (54) ИДЕНТИФИКАТОР ВОЗМУЩАЮЩИХ И УПРАВЛЯЮЩИХ

ВОЗДЕИСТВИЙ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях систем автоматического управления и регулирования,. а именно для эксперимен5 тального определения возмущающих и управляющих воздействий, прикладываемых к объектам управления и регулирования, а также может быть использова- 10 но при организации адаптивного управления, при испытаниях систем управления .и при контроле их технического состояния

По основному авт. св. М 744473 . 15 известен идентификатор возмущающих и управляющих воздействий, содержащий блоки. формирования разности сигналов, в каждом иэ которых первые входы первого и второго ключей объе- 20 динены, выход второго ключа соединен с первым входом блока памяти, к первому входу блока сравнения подключен выход блока памяти, первый делитель напряжения, первый вход и выход кото- 25 рого соединены соответственно с выходом блока сравнения первого блока формирования разности сигналов и входом второго делителя, блок задержки, вход которого соединен со вторым 30 входом первого ключа первого блока формирования разности сигналов, квадратор,.генератор импульсов, индикатор состояния исполнительного Органа и блок распределения импульсов, вход которого подкхаочен к выходу гекератора импульсов, первый выход соединен со вторыми входами вторых ключей первого и второго блоков формирования разности сигналов, а второй выход— со входом блока задержки и со вторыми входами первого ключа и блока па» мяти первого и второго блоков формирования разности сигналов, выход блока задержки через индикатор состояния исполнительного органа соединен со вторым входом второго ключа и вторыми входами первого ключа и блока памяти третьего блока формирования разности сигналов, общие входы первого и второго ключей которого соединены .с выходом второго делителя напряжения, второй вход первого делителя напряжения соединен с выходом блока сравнения второго блока формирования разности сигналов, общие входы двух ключей которого соединены с квадратором, а в каждом блоке формирования разности сигналов вторые входы блока сравнения и блока памяти

873209 соединены соответственно с выходом . и вторым входом первого ключаО3.

Недостаток данного изобретения заключается в том, что функциональные возможности ограничены условиями постоянства приложенного к объекту возмущающего воздействия, т.е. условиями f (t) = const.

Цель изобретения — расширение возможностей индентификатора и воэможности работать в условиях нестационарных возмущающих воздействий, т.е. при f(t) Ф const.

Эта цель достигается за счет того,. что в первый и второй блоки формирования разности сигналов идентификатора дополнительно введены второй и 15 третий блоки задержки, вход и выход каждого из которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а в третий блок формирования разности сигналов введены последова- И) тельио соединенные четвертый блок задержки, блок считывания.

При постоянно-кусочной аппроксимации f(t) можно считать, последовательно соединенные экстраполятор и третий ключ, вход экстраполятора и выход третьего ключа соединены соответственно с первым входом и выходом блока памяти, вход блока задержки и выход блока считывания соединены соответственно с входом второго ключа и третьим входом блока памяти, а второй вход блока памяти соединен с вторым входом третьего ключа.

На,фиг. 1 показана фаэовая траекто" рия, участок OA íà которой соответст35 вует движению объекта при нестацио нарном возмущающем воздействии f(t)4. ф const и при выключенном исполнительном органе управляющей системы, а на участке AB к объекту одновремен- 40 но приложены и возмущающее f(t) и управляющее,и.(с) воздействия. Точками на траектории отмечены положения объекта управления, в которые производятся измерения координаты х и ско-4 скорости движения х. В точке A происходит включение исполнительного органа, что на достаточно малых интервалах 1-2, 2-3, 3-4,... участка OA фазовой траектории движение изобращающей точки описывается уравнением х.,„-у,„.=(2Е,.) (».„„-»;), i= (1)n, (1)

° И

Э Ь Э Э а на интервалах 1 - 2, 2 — 3

4,. ° . участка AB — уравнением

:х. „-х =(ц,и + )) (д -»2) j q(q)tn, (2) где х;,х и х - значения положений и скоростей движения объекта соответственно в точке на d0 участке OA и в точке на участке. AB траектории/ значение возмущающе1 го воздействия на

i-м интервале участка OA, i = 1(l)n, значение воэмущающе3 го воздействия в момент значение управляюще5 го воздействия в момент времени с

1(1)а.

Так как на участке AB (фиг. 1) не удается разделить одновременно приложенные к объекту возмущающее и управляющее воздействия, то в идентификаторе в качестве f используются

j значения f- прогнозируемые в экстраполятире на моменты времени с. по множеству значений f;, i

1(1)n. Искомые значения возмущающего воздействия f определяются идентификатором. путем последовательного измерения значений положения и скорости движения объекта в соседних точках фазовой траектории на участке OA и преобразования сигналов в соответствии с формулой

+-=(»„.-Х,+4 5»» — »;+„)), (3)

Результат этого преобразования подается на первый выход идентификатора и на вход экстраполятора, в Ко тором по последовательности значений (f„,fg,...f„5 формируются значения

Л» в упрежденные моменты времени при включенном исполнительном органе на

4 участке AB.

Искомые значения управляющего воздействия р . определяются идентификаб тором путем совместного преобраэоваПР ния опрогноэированных значений f u реэультатоз измерения значений положения и скорости движения объекта в точках j на участке AB фаэовой тратраектории по формуле

° 1 1 . - no

5+ +" 1 (4)

Результат преобразования по формуле (4) подается на второй выход идентификатора.

На фиг. 2 — блок-схема идентификатора.

Идентификатор содержит генератор

1 импульсов, блок распределения импульсов, например коммутатор 2,квадратор 3, первый, второй и третий блоки 4-6 формирования разности сигналов, блок 7 задержки, первый делитель 8 напряжения, второй делитель 9 напряжения, индикатор 10 состояния исполнительного органа, первый ключ

11, второй ключ 12, блок 13 памяти, блок 14 сравнения, второй и.третий блоки 15 и 16 задержки, блок 17 считывания, экстраполятор 18, третий ключ 19. Ключи 11 и 12 и блоки 13 и

14 входят в состав каждого из блоков формирования разности сигналов.

Генератор 1 импульсов предназначен для формирования управляющих им873209

Искомые значения возмущающего воздействия f на интервалах участка

ОА (фиг. 1) получают на выходе делителя 9 напряжения, коэффициент деления которого равен двум. Значения управляющего воздействия уа на интер1 валах участка AB (фиг. 1) получают

65 пульсов, которые распределяются бло-. ком (коммутатором) 2 по устройствам идентификатора в моменты времени, соответствующие точкам 1-3..., 1,2

В

3,... фазовой траектории (фиг. 1).

При этом в первых точках на участках

OA u AB (соответственно точки 1 и 1) импульсы подаются с первого выхода коммутатора 2 на вторые входы блоков

4,и -5 формирования разности сигналов.

В остальных точках фазовой траекто- рии (фиг. 1) импульсы подаются со второго выхода коммутатора 2 на блок

7 задержки и на третьи входы блоков 4 и 5 формирования разности сигналов.

Блок 4. формирования разности сигналов предназначен для формирования сигна- 15 лов, соответствующих разности значений х„-х - „и х -х „ . В блоке 5 формируются сигналй, соответствующие разности значений х -х. и х.-х. . В

° Я

4;м j сГ. блоке 7 входной импульс задерживается 20 на время, необходимое для выполнения операции деления в делителях напряжения 8 и 9. В индикаторе состояния исполнительного органа 10 осуществляется распределение импульсов с блока 7 g5 на второй и третий входы третьего блока 6 формирования разности сигналов в зависимости от состояния исполнительного органа: если он выключен, то импульс подается на второй вход, если включен, то — на третий вход блока 6. Делители напряжения 8,и 9 служат для выполнения операций, предусмотренных формулами (3) и (4).

Второй блок 15 задержки в блоках 4 и 5 осуществляет задержку сигналов х,, х и х„., х- с последующей их

° l2 записью в блок 13 памяти. Блок 16,служит для задержки сигнала, поступающего .на второй вход блока 6 с индикатора 10, и последующей передачи .его 40 на вход блока 17 считывания. Блок 17 осуществляет списывание в блоке 13 памяти значения f; поступившее на него с выхода делителя 9 напряжения через второй ключ 12, и обеспечивает 4 тем самым отсутствие сигнала на выходе блока 13 памяти при включении исполнительного органа и подаче импульса на третий вход 6 блока. В экстраполяторе 18 по поступившей на участке ОА последовательности р

Я осуществляется прогнози рование значений на моменты времени, соответствующие точкам 1, 2, 3

Ь. участка AB фазовой траактории (фиг. 1). Ключ 19 служит для подключения выхода экстраполятора к первому входу блока 14 сравнения. на выходе блока 14 сравнения блока формирования разности сигналов 6.

Идентификатор работает следующим образом.

В процессе движения объекта управления с выключенным исполнительным органом на участке ОА первой точке (точке 1) с коммутатора подается управляющий сигнал на вторые входы блоков 4 и 5, соединенные со вторыми входами их вторых ключей 12, которые открываются и через них сигналы, соответствующие значениям положения х„ (для блока 4) и квадрата скорости х (для блока 5) поступают

1 на блоки 13 памяти. Во второй и последующих точках участка OA (фиг. 1) управляющий сигнал со втор< ro выхода коммутатора 2 подается на третьи входы блоков 4 и 5 и на вход блока 7 задержки. При этом открываются первые ключи 11 блоков 4 и 5 и на вход блока задержки соответствующие значениям х (x,,...) и х (х,x ... ) поступают через них на вторые входы блоков

14 сравнения. блоков 4 и 5. На первые входы блоков 14 сравнения поступают. сигналы, ранее записанные в блоки 13 памяти. После этого с задержкой,необходимой для передачи сигнала с блока

13 памяти на первый вход блока 14 сравнения, на первый вход блока 13 памяти с выхода блока 15 передается сигнал, ранее поступающий на второй вход блока 14 сравнения. В точках

3 и 4... участка OA (фиг. 1) идентификатор работает аналогично. В результате на выходе блока 4 формируются сигналы, соответствующие разностям х, -х, х -х,... т.е. х;-х„. „!

1 (iraq а на выходе блока 5 — "Х х, . -х ..., т.е. х;-х.„. После де 1 ления сигналов в делйтелях 8 и 9 напряжения на первом выходе идентификатора формируются сигналы, соответствующие значениям возмущающего -воздействия f на интервалах, участка OA (фиг. 1). Эти сигналы в третьем блоке 6 формирования разности сигналов через ключ 12, который открывается при поступлении импульса на второй вход блока 6, поступают на вход экстраполятора 18 и на первый вход блока 13 памяти, Сигнал, поступивший на первый вход блока 13, списывается путем подачи на его третий вход через третий блок 16 задержки и блок 17 считывания сигнала со второго входа блока 6. Величина задержки в блоке 16 не должна превышать промежутка времени до прихода следующего импульса с индикатора 10 и обеспечивать отсутствие сигнала на выходе блока 13 при подаче импульса на третий вход блока 6.

При срабатывании исполнительного органа и движении объекта управления на участке AB (фиг. 1) в точках 1

2, 3 ... импульсы со второго выхода

873209 иг. коммутатора 2 поступают на третий

Эход блока б. Открывается первый ключ 11 блока б, и сигнал, соответствующий суммарному значению возмущающего и управляющего воздействий, с выхода делителя 9 напряжения поступает на второй вход блока 14 сравнения,.

Открывается и ключ 19, .через который с экстраполятора 18 на первый вход блока 14 сравнения поступает сигнал о значении возмущающего воздействия, © спрогноэированном на момент времени, Ь Э соответствующий точкам 1, 2, 3 участка AB (фиг. 1). В результате на выходе блока 14 сравнения формируется сигнал, соответствующий значению управляющего воздействия в точках 15

11 у 2В, ЗЕ... При этом точность идентификации управляквцего воздействия зависит от характера изменения возмущающего воздействия и точности работы экстраполятора 18. Наибольшая 20 точность достигается при регулярном медленно меняющемся возмущающем воздействии.

Предлагаемый идентификатор обеспечивает последовательное определе- щ ние значений возмущающих и управляющих воздействий на интервалах их кусочно-постоянной аппроксимации и тем самым позволяет преодолеть ограничения на область применения основного изобретения, вызванные необходимостью выполнения условия постоянства прикладываемого к объекту управления воз- мущающего воздействия.

Формула изобретения

Идентификатор возмущающих и управляющих воздействий. по авт.св.Р 744473 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей идентификатора в его первый и второй блоки формирования разности сигналов введены второй и третий блоки задержки, вход и выход каждого из которых соединены соответственно с выходами первого н второго ключей, а в третий блок формирования разности сигналов введены последовательно соединенные четвертый блок задержки и. блок считывания,последовательно соединенные экстраполятор и третий ключ, вход экстраполятора и выход третьего ключа соединены соответственно с первым входом и выходом блока памяти, а вход блока эадержки и выход блока считывания соединены соответственно с входом второго ключа и третьим выходом блока памяти, а второй вход блока памяти соединен с вторым входом третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 744473, 100377 (прототип).

873209

Х

Составитель A Лащев

Редактор н. Воловик техред,с.мигунова корректор О. Билак

Закаэ 9047/74 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам -иэобретеннй и открытий

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

Филиал ППП "Патент",,- г. ужгород, ул. Проектная, 4