Самонастраивающаяся система управления

Союз Советских

Социапистическмх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-sy (22)»» «o .08.10.80 (21) 2989392118-24 (51) M. Кд. с присоединением заявки № (23) Приоритет

6 05 В 13/02

Фвеударстаанный квинтет

СССР ао делан нзебретеннй н открытия

Опубликовано 1 5 . 06 . 82 . Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 17.06.82 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.А. Борцов, И.Б. Юнгер и Ю.А. Пахомов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому управлению объектами с параметрическими возмущениями и ненаблюдаемыми аддитивными внешними возмущениями и может быть использовано, в частности; в роботостроении в системах управления рабочими органами манипуляционных роботов .и в металлообрабатывающей промышленности в системах управления приводами главного движе1О ния металлорежущих станков и приводами прокатных. станов.

Известна самонастраивающаяся система управления, содержащая устройство идентификации и последовательно со15 единенные регулятор и объект управления, подключенный выходом к входу ре" гулятора и входу устройства идентификации, выход которого соединен с входом настройки регулятора (1).

Недостатком известной системы яв-. ляется невозможность использования ее при мали«;,n ненаблюдаемых внешних возмущениях, ак как устройство идентификации системы предназначено для идентификации только объектов с наблюдаемыми внешними возмущениями.

Из вест на самонастраи вающаяся система упра влени я с си гнал ьной самонастройкой, содержащая эталонную модель и последовательно соединенные первый сравнивающий элемент, нелинейный элемент, объект управления, второй сравнивающий элемент и регулятор, подключенный выходом к первому входу первого сравнивающего элемента, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, а третий вход— с вхором эталонной модели, подключенной выходом.ко второму входу второго сравнивающего элемента (21.

Недостатками- данной известной системы являются неудовлетворительная степень инвариантности системы при широком диапазоне изменения параметров объекта управления и сложность задачи обеспечения устойчивости системы при больших скоростях изменения

5 ф рого релейного элемента 8 появляется сигнал, определяющий знак сигнала ошибки, а на Ьыходе второго умножителя 9 - сигнал, пропорциональный модулю ошибки, который после усиления усилителем 10 поступает на второй вход nepe ro умножителя 7.

Для придания этому сигналу нужного знака служит цепь иэ последователь но соединенных вычислителя 5, элемента 6 и умножителя 7. В этой цепи с помощью вычислителя отклонения фазовых координат 5 вычисляется отклонение точки, изображающей вектор ошибки регулирбВания в фазовом пространстве, от плоскости скольжения. Сигнал, проорциональный этому отклонению, с выода вычислителя отклонения фазовых, координат 5 поступает на вход первого релейного элемента 6, на выходе которого образуются сигнал знака отклонения вектора ошибки регулирования от гиперплоскости скольжения. В результате перемножения в первом умножителе 7 выходных сигналов усилителя 10 и первого релейного элемента 6 на первом входе сумматора 2 формируется дополнительное разрывное управление V, которое за счет выбора соответствующего коэффициента усилителя 10 обеспечивает выполнение в системе неравенства:

1 . (см. чертеж) N r b ie)cr(cr -o)c(r A eir (А„-АдЮ)i и Ьц-byit})n-a ))(с)Е с г Ъо ®Ч(й +о), вектор состояния объекта управления; непрерывное управление на входе системы; вектор ошибки между вектором состояния объекта управления и вектором состояния его модели; вектор внешних возмущений;, стационарная матрица модели объекта управления; нестационарная матрица объекта управления; мерный вектор-столбец пере" дачи управлений и объектом управления; нестационарная матрица передачи возмущений объектом управления; где Хо во()3 93587 входных сигналов, что характерно для объектов управления укаэанных выше областей применения.

Наиболее близким к предлагаемой техническим решением является система управления с переменной структурой, содержащая модель объекта управления, последовательно соединенные сумматор, объект управления, сравнивающий элемент, вычислитель отклонения фазовых iO координат, первый релейный элемент, первый умножитель и последовательно соединенные второй релейный элемент и второй умножитель, причем вход второго релейного элемента соединен с вы-1 ходом сравнивающего элемента, второй вход которого подключен к выходу мо, дели объекта управления (3 .

Недостатком известной системы яв ляется относительная сложность его структуры и как следствие, неудовлетворительная надежность.

С целью повышения надежности самонастраивающейся системы управления, она содержит усилитель, вход которого д соединен с выходом второго умножителя, а выход - со вторым входом первого умножителя, подключенного выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с входом .модели объекта управления, второй вход второго умножителя соединен с выходом сравнивающего элемента.

На чертеже изображена блок-схема системы.

Система содержит модель объекта управления 1, сумматор 2, объект управления 3, сравнивающий элемент 4, вычислитель отклонения фазовых координат 5, первый релейный элемент 6, йервый умножитель 7, второй релейный элемент 8, второй умножитель 9 и усилитель 10.

Система работает следующим образом.

Входной сигнал воздействует на вход модели 1 и через сумматор 2 на вход объекта управления 3. Яри отсутствии параметрических возмущений в объекте управления 3 и внешних возмущений, действующих на него, на выходе сравнивающего элемента 4 сигнал равен нулю. В противном случае выходной сигнал сравнивающего элемента 4, равный ошибке регулирования, поступает на вход вычислителя от. клонения фазовых координат 5, второго релейного элемента 8 и второго умножителя 9. Яри этом на выходе вто5 935875 6

М(6 -0)- левое и правое значение око- ренциальных уравнений с постоянными

í Qо+О) ло точки Qp кусочно-однознач- коэффициентами ной нелинейной функции V(6О), е" = Re

«1 г Т реализующей дополнительное где е = (е.„е,... ф„„ е Ю В

0 1

R= О О разрывное управление Ч

9 ир - соответственно координаты поО верхности скольжения и постоянный и -мерный векторстолбец входящий в уравне0.......0

1..... ...0

1 (5) -г., -г, 0 0........0

4 „(й),д 1(й)...d*(t) (3) D(t) ние гиперплоскости Cf, on-

6=1 e=h,nðè — = 0 (2 )

0 Дф

Т - символ транспонирования.

Выполнение неравенства 1) означа- 1 ет, что точка, изображающая вектор ошибки, е находится на плоскости скольжения hp, т.е. справедливы соотношения (2 ).

В качестве фукнции Ч(б) допустимо испольэовать только функции из множества, которое должно быть ограниченно сверху и снизу, замкнуто .и выпукло.

Инвариантность системам к парамет- 2 рическим возмущениям в объекте управ ления и к внешним возмущениям вектора ошибки системы к нулю, обеспечивается выбором гиперплоскости скольжения в виде бо = О.

При аддитивном характере внешних енаблюдаемых возмущений;. когда матрица D(t) имеет ви подобный выбор позволяет во время скольжения определить отношение изображающей точки от поверхности скольжения в виде „= - ",r,e; (4) ! и придать системе с нестационарным объектом управления при действии нестационарных внешних возмущений свойства стационарной линейной системы, инвариантной к внешним ненаблюдаемым возмущениям, вектор ошибки которой описывается системой линейных диффеБолее простая структура предлагаемой системы по сравнению с известной повышает ее надежность.

Формула изобретения

Самонастраивающаяся система упа равления, содержащая модель объекта управления, последовательно соединенные сумматор, объект управления, сравнивакиций элемент, вычислитель отклонения фазовых координат, первый репейный элемент, первый умножитель и последовательно соединенные второй репейный элемент и второй умножитель, причем вход второго релейного элемента соединен с выходом сравнивающего элемента, второй вход которого подключен к выходу модели объекта управления,.отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, содержит усилитель, вход которого соединен с выходом второго умножителя, а выход - с вторым входом первого умножителя, подключенного выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с входом модели объекта управления, второй вход второго умножителя соединен с выходом сравнивающего элемента.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Кузовков Н. T. Модельное управление и наблюдающие устройства., И., "Иашиностроение", 1976, рис. 6-6.

2. Громыко В.Д., Санковский Е.А.

° Самонастраивающиеся системы с моделью. M., "Энергия", 1974, рис. 4

3. Уо009 К. -K ° D. Des gn of Variable structure Model-Following Control

Systems. - IEEE Transactions. on Automation on Automatiс Control 1978, ч. 23, и 6, PP l.079-1085 (прототип).

935875

В

Корректор О. Билак

Подписное

I . °

Составитель В. Нефедов

Редактор С. Запесочный Техреду И. Гайду

Заказ 1207/58 Тираж 914

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-)5 Раушская наб. g. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул:, Проектная,