RU2153697C2 - Method and regulator for controlling systems - Google Patents
Method and regulator for controlling systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153697C2 RU2153697C2 RU97107392A RU97107392A RU2153697C2 RU 2153697 C2 RU2153697 C2 RU 2153697C2 RU 97107392 A RU97107392 A RU 97107392A RU 97107392 A RU97107392 A RU 97107392A RU 2153697 C2 RU2153697 C2 RU 2153697C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output variable
- actuator
- input
- output
- block
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и касается способа и средств управления различными системами, в том числе управления приводами любых типов, а также порождения и поддержания в системах предписанных свойств движения. The invention relates to automation and relates to a method and means of controlling various systems, including controlling drives of any type, as well as generating and maintaining the prescribed motion properties in systems.
Известен способ автоматического управления системами, включающий в себя использование командных и фактических величин выходных переменных управляемой системы (Носов Г.Р. и др. Автоматика и автоматизация мобильных сельскохозяйственных машин. - К.: Вища шк., 1984, с. 171). Недостатком такого способа является низкая его эффективность из-за недостаточной точности управления переходными процессами при требуемом быстродействии. Для осуществления этого способа известно устройство, включающее в себя соединенные в блоки элементы преобразования и усиления выходной переменной управляемого объекта, а также блок для измерения возмущенного воздействия на управляемом объекте (см. там же, фиг. 3.31). A known method of automatic control of systems, including the use of command and actual values of the output variables of a controlled system (Nosov GR and other Automation and automation of mobile agricultural machines. - K .: Vishka shk., 1984, p. 171). The disadvantage of this method is its low efficiency due to insufficient accuracy of transient control at the required speed. To implement this method, a device is known that includes the elements of transformation and amplification of the output variable of a controlled object connected in blocks, as well as a block for measuring the perturbed effect on a controlled object (see ibid., Fig. 3.31).
Недостатком такого устройства является то, что регулирование осуществляется по одному типу возмущения, а другие возмущения не учитываются. Это отрицательно сказывается на качестве работы устройства. The disadvantage of this device is that the regulation is carried out according to one type of disturbance, while other disturbances are not taken into account. This adversely affects the quality of the device.
Более точный способ, заключающийся в использовании командной и фактической величины управляемой переменной, а также величины выходной переменной исполнительного механизма, с последующим формированием управляющего сигнала, а также устройство для осуществления такого способа (ПИД-регулятор), включающее в себя объединенные в блоки элементы преобразования и усиления выходного сигнала, управляемого объекта, каналы измерения величины, скорости и ускорения выходной переменной которого связаны со входом измерительного блока, выход которого связан со входом регулирующего блока, выход обоих блоков связан со входом исполнительного привода, выход которого связан со входом управляемого объекта (см. , например, Средства автоматики и телемеханики. /Бохан Н. И. и др. - Минск.: 1992, с. 247 - 249, фиг. 7.12, с. 266 - 274, фиг. 7.20 - 7.26). A more accurate method is to use the command and actual values of the controlled variable, as well as the value of the output variable of the actuator, with the subsequent formation of a control signal, as well as a device for implementing this method (PID controller), which includes transformation elements combined in blocks and amplification of the output signal of the controlled object, the channels for measuring the magnitude, speed and acceleration of the output variable of which are connected to the input of the measuring unit, the output of which connected to the input of the control unit, the output of both units is connected to the input of the actuator, the output of which is connected to the input of the controlled object (see, for example, Automation and telemechanics. / Bokhan N.I. et al. - Minsk .: 1992, p. 247 - 249, Fig. 7.12, S. 266 - 274, Fig. 7.20 - 7.26).
Данные способ и регулятор выбраны за прототипы заявляемого объекта. Однако и они обладают существенными недостатками: сложностью наладки для обеспечения заданного критерия оптимальности протекания процесса регулирования; невозможностью одновременного удовлетворения требованиям точности и быстродействия. Это снижает универсальность использования способа и устройства и их эффективность. These method and controller are selected for the prototypes of the claimed object. However, they also have significant drawbacks: the complexity of commissioning to provide a given criterion for the optimality of the course of the regulation process; the inability to simultaneously meet the requirements of accuracy and speed. This reduces the versatility of using the method and device and their effectiveness.
Задачей, решаемой предполагаемым изобретение, является повышение универсальности и эффективности способа автоматического управления системами, а также улучшения качества и универсальности использования устройства для осуществления этого способа. The problem solved by the alleged invention is to increase the versatility and efficiency of the method of automatic control of systems, as well as improve the quality and universality of the use of the device for implementing this method.
Поставленная задача решается тем, что в способе автоматического управления системами, заключающемся в использовании командной и фактической величин переменной и ее производных, а также величины выходной переменной исполнительного механизма, с последующим формированием управляющего сигнала, имеются существенные различия, а именно:
на основании командной и фактической величин выходной переменной и ее производной формируется сигнал, соответствующий желаемым свойствам движения выходной переменной, на основании которого формируют компонент управления, соответствующий этим желаемым свойствам, причем на базе величины ускорения выходной переменной формируют компонент управления, отражающий фактическое динамическое состояние управляемой системы, кроме того, на основании выходной переменной исполнительного механизма формируют компонент управления, компенсирующий изменение управляющего сигнала вследствие использования априори введенной отрицательной обратной связи по выходной переменной исполнительного механизма, после чего упомянутые полученные компоненты суммируют в каждый момент времени, образуя фактически величины управляющего сигнала, кроме того, на основании скорости и ускорения управляемой переменной формируют компонент управления, компенсирующий недостатки используемого исполнительного механизма.The problem is solved in that in the method of automatic control of systems, which consists in using the command and actual values of the variable and its derivatives, as well as the value of the output variable of the actuator, with the subsequent formation of the control signal, there are significant differences, namely:
on the basis of the command and actual values of the output variable and its derivative, a signal is generated corresponding to the desired motion properties of the output variable, on the basis of which a control component is formed corresponding to these desired properties, and on the basis of the acceleration value of the output variable, a control component is formed that reflects the actual dynamic state of the controlled system in addition, based on the output variable of the actuator, a control component is formed that compensates a change in the control signal due to the use of a priori introduced negative feedback on the output variable of the actuator, after which the obtained components are summed at each moment of time, forming actually the values of the control signal, in addition, based on the speed and acceleration of the controlled variable, a control component is formed that compensates for the disadvantages of the used executive mechanism.
Поставленная задача решается тем, что в регуляторе, включающем в себя объединенные в блоки элементы преобразования и усиления скорости сигнала управляемого объекта, каналы измерения величины, скорости и ускорения выходной переменной которого связаны со входами регулятора, выход которого связан со входом исполнительного привода, выход последнего связан со входом управляемого объекта, имеются следующие отличительные признаки: канал измерения выходной переменной управляемого объекта связан со входом первого блока, формирующего желаемые свойства движения выходной переменной управляемого объекта, а выход первого блока соединен со входом второго блока, формирующего компонент управления, соответствующий упомянутым желаемым свойствам движения, причем канал измерения скорости выходной переменной управляемого объекта связан со входом первого и четвертого блока, формирующего компонент управления, компенсирующий недостатки силового исполнительного привода, канал измерения ускорения выходной переменной которого связан со входом четвертого и третьего блока, формирующего компонент управления, соответствующий фактическому динамическому состоянию управляемого объекта, кроме того, выход исполнительного привода связан также со входом пятого и шестого блока, формирующих соответственно компонент управления, отражающий динамическое состояние исполнительного привода, и компонент управления, компенсирующий ослабление сигнала управления вследствие использования отрицательной обратной связи по выходной переменой исполнительного привода, причем выходы пятого и шестого блоков, так же как и выходы второго, третьего и четвертого блоков, связаны со входом седьмого блока, формирующего из упомянутых выше компонент управления суммарный выходной сигнал, при этом выход седьмого блока связан со входом исполнительного привода. The problem is solved in that in the controller, which includes the elements of the conversion and amplification of the signal speed of the controlled object, the channels for measuring the magnitude, speed and acceleration of the output variable of which are connected to the inputs of the controller, the output of which is connected to the input of the actuator, the output of the latter is connected with the input of the managed object, there are the following distinctive features: the channel for measuring the output variable of the managed object is connected to the input of the first block forming the desired e is the motion property of the output variable of the controlled object, and the output of the first block is connected to the input of the second block forming the control component corresponding to the desired properties of motion, and the channel for measuring the speed of the output variable of the controlled object is connected to the input of the first and fourth block forming the control component, compensating for the disadvantages power actuator, the channel for measuring the acceleration of the output variable of which is connected to the input of the fourth and third blocks, forming o the control component corresponding to the actual dynamic state of the controlled object, in addition, the output of the actuator is also connected to the input of the fifth and sixth blocks, respectively forming a control component that reflects the dynamic state of the actuator, and a control component that compensates for the attenuation of the control signal due to the use of negative feedback by the output variable of the actuator, and the outputs of the fifth and sixth blocks, as well as the outputs of the second, retego and fourth blocks are connected to the input of the seventh unit, the forming of the summed output management component mentioned above, the output of the seventh unit is connected to the input of the actuator.
Конкретное исполнение блоков может иметь следующие отличительные признаки:
первый блок содержит два функциональных преобразователя и пять усилителей, в том числе два интегратора, причем своим входом первый усилитель связан с каналом измерения выходной переменной управляемого объекта, а выходом - со входом первого функционального преобразователя, кроме того, своим входом второй усилитель связан с каналом измерения скорости выходной переменной управляемого объекта, а выходом - со входом второго функционального преобразователя, выход которого, так же как и выход первого функционального преобразователя, связан со входами третьего усилителя, выход которого связан со входом второго блока, при этом выход первого интегратора одновременно связан со входом второго усилителя и входом второго интегратора, выход которого связан со входом первого усилителя;
второй, третий и пятый блоки содержат по два дифференциатора и усилитель, причем выход первого блока, канал измерения ускорения выходной переменной управляемого объекта и выход исполнительного привода связаны со входами усилителей, соответственно второго, третьего и пятого блоков, а также со входом одного из дифференциаторов, выход которого связан со входом другого дифференциатора и входом усилителя, который своим входом также связан с выходом другого дифференциатора, а выходом - со входом седьмого блока;
четвертый и шестой блоки содержат усилитель, причем входы усилителя четвертого блока связаны с каналами измерения скорости и ускорения выходной переменной управляемого объекта, а вход усилителя шестого блока - с выходом исполнительного привода, при этом выходы этих усилителей связаны со входом седьмого блока;
седьмой блок содержит усилитель и два диода, причем своими входами усилитель одноименно связан с выходами второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков, а также с катодом одного из дисков и анодом другого, кроме того своим выходом усилитель связан одновременно со входом исполнительного привода, а также с катодом диода, упомянутого вторым, и с анодом диода, упомянутого первым.A specific implementation of the blocks may have the following distinctive features:
the first block contains two functional converters and five amplifiers, including two integrators, the first amplifier being connected to the measuring channel of the output variable of the controlled object by its input, and the output from the input of the first functional converter, and the second amplifier is connected to the measuring channel by its input the speed of the output variable of the controlled object, and the output - with the input of the second functional converter, the output of which, like the output of the first functional converter, is connected with the inputs of the third amplifier, the output of which is connected to the input of the second unit, while the output of the first integrator is simultaneously connected to the input of the second amplifier and the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the first amplifier;
the second, third and fifth blocks contain two differentiators and an amplifier, the output of the first block, the channel for measuring the acceleration of the output variable of the controlled object and the output of the actuator connected to the inputs of the amplifiers, respectively, of the second, third and fifth blocks, as well as the input of one of the differentiators, the output of which is connected to the input of another differentiator and the input of the amplifier, which by its input is also connected to the output of another differentiator, and the output to the input of the seventh unit;
the fourth and sixth blocks contain an amplifier, and the inputs of the amplifier of the fourth block are connected to the channels for measuring the speed and acceleration of the output variable of the controlled object, and the input of the amplifier of the sixth block is connected to the output of the actuator, while the outputs of these amplifiers are connected to the input of the seventh block;
the seventh block contains an amplifier and two diodes, with its inputs the amplifier is connected with the outputs of the second, third, fourth, fifth and sixth blocks, as well as with the cathode of one of the disks and the anode of the other, in addition, the amplifier is connected with its output simultaneously with the input of the actuator, as well as with the cathode of the diode mentioned second, and with the anode of the diode mentioned first.
Формирование на основании командной фактической величин выходной переменной и ее производной сигнала, соответствующего желаемым свойствам движения этой переменной, а также формирование на основании упомянутого сигнала компонента управления, соответствующего этим желаемым свойствам, позволит легко, в доступной форме задавать желаемый критерий качества управления. The formation on the basis of the actual actual command of the output variable and its derivative of the signal corresponding to the desired motion properties of this variable, as well as the formation on the basis of the mentioned signal of a control component corresponding to these desired properties, will allow easily, in an accessible form to set the desired control quality criterion.
Формирование одновременно на базе величины ускорения выходной переменной компонента управления, отражающего фактическое состояние управляемого объекта в каждый момент времени, необходимо для того, чтобы обеспечить адаптивность управления, так как любые внутренние и внешние возмущения отражаются в конечном счете на ускорении выходной переменной. The formation simultaneously on the basis of the acceleration value of the output variable of the control component, which reflects the actual state of the controlled object at each moment of time, is necessary in order to ensure the adaptability of the control, since any internal and external disturbances ultimately affect the acceleration of the output variable.
Формирование на базе выходной переменной исполнительного механизма компонента управления, отражающего фактическое состояние исполнительного механизма, повышает точность работы привода в системе управления. The formation of a control component based on the output variable of the actuator of the actuator, reflecting the actual state of the actuator, increases the accuracy of the drive in the control system.
Формирование на базе выходной переменной исполнительного механизма компонента управления, компенсирующего изменение управляющего сигнала вследствие использования априори введенной отрицательной обратной связи по выходной переменной исполнительного механизма с целью ограничения ее величины, позволит компенсировать влияние этой связи, отрицательно воздействующей на сам процесс управления системами. The formation on the basis of the output variable of the actuator of the actuator a control component that compensates for the change in the control signal due to the use of a priori introduced negative feedback on the output variable of the actuator in order to limit its value, will compensate for the influence of this connection, which negatively affects the process of control systems.
Суммирование в каждый момент времени упомянутых полученных компонент, образуя фактические величины управляемой переменной, даст выходной сигнал регулятора, обеспечивающий упомянутые ранее качества. Summing at each moment of time the mentioned received components, forming the actual values of the controlled variable, will give the controller output signal that provides the qualities mentioned earlier.
Формирование на основании выходной переменной, скорости и ускорения исполнительного механизма компонента управления, компенсирующего недостатки исполнительного механизма, позволит повысить точность и быстродействие системы. The formation on the basis of the output variable, speed and acceleration of the actuator of the control component, compensating for the shortcomings of the actuator, will improve the accuracy and speed of the system.
Связь канала измерения выходной переменной управляемого объекта со входом первого блока, формирующего желаемые свойства движения выходной переменной управляемого объекта, а также связь выхода этого блока со входом второго блока, формирующего компонент управления, соответствующий упомянутым желаемым свойствам движения, и связь канала измерения скорости выходной переменной управляемого объекта со входами первого и четвертого блока, формирующего компонент управления, компенсирующий недостатки используемого исполнительного привода, а также связь канала измерения ускорения выходной переменной управляемого объекта со входом четвертого и третьего блока, формирующего компонент управления, соответствующий фактическому динамическому состоянию управляемого объекта, позволяет сообщить фактическое динамическое состояние управляемого объекта первому блоку для формирования желаемых свойств движения выходной переменной, а третьему и четвертому блокам - для формирования соответственно компонент управления, обеспечивающих упомянутые свойства. The connection of the channel for measuring the output variable of the controlled object with the input of the first block that forms the desired motion properties of the output variable of the controlled object, as well as the connection of the output of this block with the input of the second block that forms the control component corresponding to the desired properties of motion, and the connection of the channel for measuring the speed of the controlled variable object with the inputs of the first and fourth blocks, forming a control component that compensates for the shortcomings of the used actuator, and also the connection of the acceleration measuring channel of the output variable of the controlled object with the input of the fourth and third block forming the control component corresponding to the actual dynamic state of the controlled object, allows you to inform the actual dynamic state of the controlled object to the first block to form the desired motion properties of the output variable, and the third and fourth blocks - to form, respectively, control components providing the above properties.
Недостатками исполнительного привода могут быть, например, присущие используемым силовым исполнительным механизмам свойства: противоЭДС в электроприводе, утечки рабочего тела в гидро- и пневмоприводах. Компенсация этих недостатков, в конечном счете, создает предпосылки для повышения точности и быстродействия регулятора. The disadvantages of the actuator can be, for example, the properties inherent in the used power actuators: counter-emf in the electric drive, leakage of the working fluid in the hydraulic and pneumatic drives. Compensation for these shortcomings, ultimately, creates the prerequisites for improving the accuracy and speed of the regulator.
Связь выхода исполнительного привода со входом пятого и шестого блоков, формирующих соответственно компонент управления, отражающий динамическое состояние исполнительного привода, и компонент привода, компенсирующий ослабление сигнала управления вследствие использования отрицательной обратной связи по выходной переменной исполнительного механизма для ограничения последнего (причем выходы пятого и шестого блоков, так же как и выходы второго, третьего и четвертого блоков, связаны со входом седьмого блока, формирующего из упомянутых выше компонент управления суммарный выходной сигнал регулятора), а также связь выхода седьмого блока со входом исполнительного привода необходима для получения выходной переменной исполнительного привода, обладающего высокой точностью и быстродействием. The connection of the output of the actuator with the input of the fifth and sixth blocks, respectively forming a control component that reflects the dynamic state of the actuator, and a drive component that compensates for the attenuation of the control signal due to the use of negative feedback on the output variable of the actuator to limit the latter (the outputs of the fifth and sixth blocks , as well as the outputs of the second, third and fourth blocks, are connected to the input of the seventh block, forming from the above above the control component, the total output signal of the controller), as well as the connection of the output of the seventh unit with the input of the actuator, is necessary to obtain the output variable of the actuator, which is highly accurate and fast.
Конкретное выполнение первого блока, содержащего два функциональных преобразователя, пять усилителей, в том числе, два интегратора, с упомянутыми выше связями, позволит формировать в каждый момент времени желаемые свойства движения выходной переменной минимальным количеством элементов автоматики. The concrete implementation of the first block containing two functional converters, five amplifiers, including two integrators, with the above-mentioned connections, will allow us to form at each moment in time the desired motion properties of the output variable with a minimum number of automation elements.
Конкретное выполнение второго, третьего и пятого блоков, содержащих по два дифференциатора и усилитель, с приведенными выше связями, направлено на формирование компонент выходного сигнала седьмым блоком тоже минимальными количеством элементов. The specific implementation of the second, third and fifth blocks, each containing two differentiators and an amplifier, with the above connections, is aimed at the formation of the output signal components by the seventh block with the same minimal number of elements.
Конкретное выполнение четвертого и шестого блоков, содержащих усилители с упомянутыми выше связями, необходимы для формирования компонента управления, соответствующего недостаткам исполнительного привода, а также компонента управления, компенсирующего априори введенную отрицательную обратную связь по выходной переменной исполнительного привода. Данные свойства устройства способствуют расширению его функциональных возможностей и повышению качества работы. The specific implementation of the fourth and sixth blocks containing amplifiers with the above connections is necessary to form a control component corresponding to the disadvantages of the actuator, as well as a control component that compensates for the a priori inputted negative feedback on the output variable of the actuator. These properties of the device contribute to the expansion of its functionality and improve the quality of work.
Конкретное выполнение седьмого блока, служащего для формирования упомянутого суммарного сигнала и содержащего усилитель и два диода с упомянутыми выше связями, направлено на суммирование выходных сигналов с выходов второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков и ограничение, при необходимости, минимальной и максимальной величин упомянутого суммарного сигнала. Это позволит также повысить универсальность использования устройства с привлечением минимального количества элементов электроники. The specific implementation of the seventh block, which serves to form the aforementioned total signal and contains an amplifier and two diodes with the above connections, is aimed at summing the output signals from the outputs of the second, third, fourth, fifth and sixth blocks and limiting, if necessary, the minimum and maximum values of the aforementioned total signal. This will also increase the versatility of using the device with the minimum number of electronic components.
Сущность заявляемого изобретения поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора, соединенного с управляемым объектом через исполнительный привод. Для упрощения пояснений показана одноканальная система. На фиг. 2 показана функциональная схема конкретного выполнения первого блока регулятора. The essence of the invention is illustrated by illustrations. In FIG. 1 is a functional diagram of a controller connected to a controlled object through an actuator. To simplify the explanation, a single-channel system is shown. In FIG. 2 shows a functional diagram of a specific implementation of the first block of the regulator.
Регулятор 1, воздействующий через исполнительный привод 2 на управляемый объект 3, включает в себя объединенные в блоки 4 - 10, элементы преобразования и усиления выходной переменной объекта управления и ее производных. Информация на регулятор поступает через измерительные каналы 3а - 3в. The
Канал 3а служит для измерения выходной переменной x объекта управления, а каналы 3б и 3в - для измерения соответственно скорости
Выход 2а привода 2 соединен со входом 3г объекта 3. Он связан также со входами 8а и 9а соответственно блоков 8 и 9. The output 2a of the drive 2 is connected to the input 3g of the object 3. It is also connected to the inputs 8a and 9a of blocks 8 and 9, respectively.
Выходы 5б, 6б, 7в, 8б и 9б блоков 5 - 9 служат для передачи преобразованных сигналов выходной переменной и ее производных, а также выходной переменной исполнительного механизма z, в виде компонент управления u1 - u5 на входы блока 10, который через свой выход 10б связан со входом 2б исполнительного привода 2.The outputs 5b, 6b, 7c, 8b and 9b of blocks 5 to 9 serve to transmit the converted signals of the output variable and its derivatives, as well as the output variable of the actuator z, in the form of control components u 1 - u 5 to the inputs of block 10, which through its the output 10b is connected to the input 2b of the actuator 2.
Блок 4 необходим для формирования желаемых движений f выходной переменной управляемого объекта.
Блок 5 предназначен для формирования компонента u1 управления, соответствующего желаемому динамическому состоянию управляемого объекта 3 в каждый момент времени.Block 5 is intended to form a control component u 1 corresponding to the desired dynamic state of the controlled object 3 at each time point.
Блок 6 служит для формирования на основе фактической величины ускорения выходной переменной компонента u2 управления, отражающего фактическое динамическое состояние управляемого объекта 3 в каждый момент времени.Block 6 serves to form, based on the actual value of the acceleration of the output variable of the control component u 2 , which reflects the actual dynamic state of the controlled object 3 at each moment of time.
Блок 7 необходим для формирования на основе фактических величин скорости
Блок 8 служит для формирования на основе фактической величины выходной переменной z исполнительного привода 2 компонента u4 управления, отражающего динамическое состояние исполнительного привода 2 в каждый момент времени.Block 8 serves to form, based on the actual value of the output variable z, of the actuator 2 of the control component u 4 , which reflects the dynamic state of the actuator 2 at each moment of time.
Блок 9 необходим для формирования на основе фактической величины выходной переменной z исполнительного привода компонента u5 управления, если в исполнительный привод априори вводится отрицательная обратная связь для ограничения величины выходной переменной исполнительного механизма.Block 9 is necessary for generating, on the basis of the actual value of the output variable z, the actuator of the control component u 5 , if a negative feedback is a priori introduced to limit the magnitude of the output variable of the actuator.
Блок 10 предназначен для формирования результирующего выходного сигнала регулятора 1. Block 10 is designed to generate the resulting output signal of the
Для выполнения своих функций блок 5 снабжен двумя дифференциаторами 12, 13 и усилителем 14; блок 6 снабжен двумя дифференциаторами 15, 16 и усилителем 17; блок 8 снабжен двумя дифференциаторами 19, 20 и усилителем 21. To perform its functions, block 5 is equipped with two differentiators 12, 13 and an amplifier 14; block 6 is equipped with two differentiators 15, 16 and an amplifier 17; block 8 is equipped with two differentiators 19, 20 and an amplifier 21.
В блоках 5 и 6 некоторые выходные сигналы дифференциаторов 12, 13 и 15, 16 могут исключаться путем выбора соответствующих коэффициентов передач усилителей 14 и 17. Аналогично, в блоке 7 выходной сигнал, связанный с ускорением, может исключаться путем выбора соответствующего коэффициента передачи усилителя 18, а в блоке 8 некоторые выходные сигналы дифференциаторов 19 и 20 могут исключаться путем выбора соответствующих коэффициентов передач усилителя 21. In blocks 5 and 6, some of the output signals of the differentiators 12, 13 and 15, 16 can be eliminated by choosing the appropriate gear ratios of the amplifiers 14 and 17. Similarly, in block 7, the output signal associated with the acceleration can be eliminated by choosing the corresponding gear ratio of the amplifier 18, and in block 8, some output signals of the differentiators 19 and 20 can be eliminated by selecting the appropriate gear ratios of the amplifier 21.
Блок 9 включает в себя усилитель 22. Block 9 includes an amplifier 22.
Блок 10 состоит из усилителя 23. Выходной сигнал этого усилителя ограничивается диодами 24. Некоторые из компонент управления, образующих суммарный выходной сигнал регулятора, могут исключаться путем выбора соответствующего коэффициента передачи усилителя 23. Block 10 consists of an amplifier 23. The output signal of this amplifier is limited by diodes 24. Some of the control components that form the total output signal of the controller can be eliminated by choosing the appropriate gain of the amplifier 23.
Исполнительный привод 2 представлен укрупненно в виде одного блока 25. Он может состоять, например, из преобразователя и исполнительного механизма. Так, электрический привод в этом случае включает тиристорный преобразователь и электродвигатель (исполнительный механизм). Гидропривод может состоять из золотникового распределителя и гидродвигателя (исполнительный механизм). The actuator 2 is presented enlarged in the form of a single block 25. It can consist, for example, of a converter and an actuator. So, the electric drive in this case includes a thyristor converter and an electric motor (actuator). The hydraulic actuator may consist of a spool valve and a hydraulic motor (actuator).
Управляемый объект 3 для пояснений принципа работы представлен в виде трех последовательно соединенных элементов: функционального преобразователя 26 и двух интеграторов 27 и 28. Managed object 3 for explanation of the principle of operation is presented in the form of three series-connected elements: a functional Converter 26 and two integrators 27 and 28.
Вариант исполнения блока 4 представлен на фиг. 2. Он содержит два функциональных преобразователя, пять усилителей, в том числе, два интегратора. Причем своим входом усилитель 29 связан с каналом 3а, а выходом - со входом первого функционального преобразователя 30. Кроме того, своим входом второй усилитель 31 связан с каналом 3б, а выходом - со входом второго функционального преобразователя 32, выход которого, также как и вход функционального преобразователя 30, связан со входами 33. Выход усилителя 33 связан со входом 5а блока 5. При этом выход интегратора 34 одновременно связан со входом усилителя 31 и входом интегратора 35, выход которого связан со входом усилителя 29. На интеграторах 35 и 34 устанавливают начальные значения
Регулятор 1 может быть реализован либо в виде набора аналоговых элементов, либо в цифровом исполнении. The
Регулятор работает следующим образом. The regulator operates as follows.
Перед эксплуатацией регулятора 1 осуществляется адаптация блока 4 к заданным свойствам движения выходной переменной управляемого объекта 3. Это производится путем настройки функциональных преобразователей 30 и 32. Например, путем настройки функционального преобразователя 32 на осуществление заданных диссипативных свойств, а функционального преобразователя 30 - на обеспечение желаемых частотных свойств при обработке системой постоянного командного сигнала. Before operation of the
Коэффициенты передач усилителей 14, 17, 18, 21, 22, 23, 29, 31 и 33, а также начальные условия
После подключения регулятора 1 к конкретному управляемому объекту 3 через привод 2, усилитель 33 непрерывно формирует выходной сигнал f, соответствующий желаемым свойствам движения выходной переменной управляемого объекта на основании выходных сигналов функциональных преобразователей 30 и 32. After connecting the
Желаемые свойства движения выходной переменной управляемого объекта 3 осуществляются следующим образом. На усилитель 29 подается командная величина
Блок 5 функционирует следующим образом. Выходной сигнал блока 4 подается на вход дифференциатора 12 и усилителя 14. Выходной сигнал дифференциатора 12 подается на вход усилителя 14 и дифференциатора 13. Выходной сигнал последнего подается также на вход усилителя 14, который в каждый момент времени формирует компонент управления, соответствующий желаемым свойствам движения выходной переменной управляемого объекта. Block 5 operates as follows. The output signal of
Блок 6 функционирует так. На вход дифференциатора 15 и усилителя 17 подается ускорение выходной переменной управляемого объекта. Выходной сигнал дифференциатора 15 подается на вход усилителя 17 и дифференциатора 16. Выходной сигнал последнего подается также на вход усилителя 17, который формирует компонент управления, соответствующий фактическому динамическому состоянию управляемого объекта. Block 6 operates as follows. The input of the differentiator 15 and the amplifier 17 is supplied with the acceleration of the output variable of the controlled object. The output signal of the differentiator 15 is fed to the input of the amplifier 17 and the differentiator 16. The output signal of the latter is also fed to the input of the amplifier 17, which forms a control component corresponding to the actual dynamic state of the controlled object.
Блок 7 функционирует следующим образом. Скорость и ускорение выходной переменной управляемого объекта подаются на входы усилителя 18, который формирует компонент управления, компенсирующий недостатки используемого в силовом приводе исполнительного механизма. Block 7 operates as follows. The speed and acceleration of the output variable of the controlled object are fed to the inputs of the amplifier 18, which forms a control component that compensates for the shortcomings of the actuator used in the power drive.
Блок 8 работает так. Выходная переменная исполнительного привода подается на вход усилителя 21 и дифференциатора 19. Выходной сигнал последнего подается на входы усилителя 21 и дифференциатора 20. Выходной сигнал последнего также подается на вход усилителя 21, который формирует компонент управления, соответствующий динамическому состоянию исполнительного привода. Block 8 works like this. The output variable of the actuator is fed to the input of the amplifier 21 and the differentiator 19. The output signal of the latter is fed to the inputs of the amplifier 21 and the differentiator 20. The output signal of the latter is also fed to the input of the amplifier 21, which forms a control component corresponding to the dynamic state of the actuator.
В процессе работы системы управления с регулятором 1 непрерывно наблюдается выходная переменная z исполнительного привода 2, которая используется в блоках 8 и 9. In the process of operation of the control system with
На основании поданных сигналов блоки 5 - 9 формируют соответствующие компоненты u1 - u5 управляющего сигнала. Усилитель 23 на основе этих компонент формирует суммарный выходной сигнал регулятора u. Последний является входным для привода 2, который, преобразуя и усиливая этот сигнал, благодаря связи с объектом 3, придает управляемому объекту предписанные свойства движения. При этом знания уравнений движения управляемой системы не требуется, т. е. не требуется использовать в системе определенную структуру функционального преобразователя 26 и параметры интегратора 27 и 28. Моделирование управляемого процесса осуществляется самой системой в ее естественном движении. Требуется лишь наблюдать фактические величины управляемой переменной x, ее скорость
Предлагаемый способ обеспечивает оптимальность переходных процессов при осуществлении назначенных траекторий движений и поэтому является эффективным средством достижения цели в управляемых системах, функционирование которых сопровождается переходными процессами. Универсальность его использования выражается в возможности варьировать как виды решаемых задач (стабилизация, слежение, виброзащита и т.д.), так и желаемые свойства движения управляемой системы, а также ограничения исполнительных механизмов привода 2. The proposed method ensures the optimality of transients during the implementation of the assigned motion paths and therefore is an effective means of achieving the goal in controlled systems, the functioning of which is accompanied by transients. The universality of its use is expressed in the ability to vary both the types of tasks to be solved (stabilization, tracking, vibration protection, etc.), and the desired properties of the movement of the controlled system, as well as the limitations of actuator actuators 2.
Предлагаемый для осуществления этого способа регулятор обеспечивает оптимальность переходных процессов при осуществлении назначенных траекторий движения и поэтому является эффективным средством достижения цели в управляемых системах, функционирование которых сопровождается переходными процессами. Универсальность его использования выражается в возможности варьировать как виды решаемых задач (стабилизация, слежение, виброзащита и т.д.), так и желаемые свойства движения управляемого объекта, а также ограничения исполнительных механизмов привода 2. Заявляемое устройство является многоцелевым регулятором нового поколения, обеспечивающим адаптивное управление. Он позволяет совместить высокую точность и быстродействие путем использования нелинейных встроенных свойств движения. The controller proposed for the implementation of this method ensures the optimality of transients during the implementation of the assigned motion paths and therefore is an effective means of achieving the goal in controlled systems, the functioning of which is accompanied by transients. The versatility of its use is expressed in the ability to vary both the types of tasks being solved (stabilization, tracking, vibration protection, etc.), and the desired properties of the controlled object’s movement, as well as the limitations of actuator actuators 2. The inventive device is a new generation multi-purpose regulator providing adaptive control. It allows you to combine high accuracy and speed by using non-linear built-in motion properties.
Источники информации
1. Автоматика и автоматизация мобильных сельскохозяйственных машин. /Носов Г.Р. и др. - К.: Вища шк., 1984, с. 171, фиг. 3.31.Sources of information
1. Automation and automation of mobile agricultural machinery. / Nosov G.R. et al. - K.: Vishka shk., 1984, p. 171, FIG. 3.31.
2. Средства автоматики и телемеханики. /Бохан Н.И. и др. - Минск: 1992, с. 247 - 249, 266 - 274, фиг. 7.12 и фиг. 7.20 - 7.26 (прототип)я 2. Automation and telemechanics. / Bohan N.I. et al. - Minsk: 1992, p. 247 - 249, 266 - 274, FIG. 7.12 and FIG. 7.20 - 7.26 (prototype) i
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97107392A RU2153697C2 (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Method and regulator for controlling systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97107392A RU2153697C2 (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Method and regulator for controlling systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97107392A RU97107392A (en) | 1999-04-20 |
| RU2153697C2 true RU2153697C2 (en) | 2000-07-27 |
Family
ID=20192686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97107392A RU2153697C2 (en) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Method and regulator for controlling systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2153697C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261466C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-09-27 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling dynamic objects on basis of given quality coefficients |
| RU2571570C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Automatic control system and method |
| RU2624136C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ТГТУ" | Automatic control method and system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4555756A (en) * | 1981-11-12 | 1985-11-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plant controller simulator with structure for combining simuation signals with actual process I/O signals |
| US4935886A (en) * | 1987-03-25 | 1990-06-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Plant control system including plant operation simulator |
-
1997
- 1997-04-24 RU RU97107392A patent/RU2153697C2/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4555756A (en) * | 1981-11-12 | 1985-11-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Plant controller simulator with structure for combining simuation signals with actual process I/O signals |
| US4935886A (en) * | 1987-03-25 | 1990-06-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Plant control system including plant operation simulator |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЬВОВ Н.С. и др. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. - М.: Машиностроение, 1982, с. 18 - 19, рис. 1.4. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2261466C2 (en) * | 2003-05-05 | 2005-09-27 | Ивановский государственный энергетический университет | Method for controlling dynamic objects on basis of given quality coefficients |
| RU2571570C1 (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Automatic control system and method |
| RU2624136C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ТГТУ" | Automatic control method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4843293A (en) | Apparatus for controlling servo system employing piezo-electric actuator | |
| AU6802600A (en) | System and method for a variable gain proportional-integral (pi) controller | |
| US6714842B1 (en) | Synchronous position control apparatus and method | |
| US4643074A (en) | Power transmission | |
| US4297888A (en) | Stability control system for vibration test device | |
| CN112585321B (en) | Construction machine | |
| US7902785B2 (en) | Method and device for guiding the movement of a moveable machine element of a machine | |
| RU2153697C2 (en) | Method and regulator for controlling systems | |
| US5049799A (en) | High performance controller for variable displacement hydraulic motors | |
| RU2172419C1 (en) | Complex object control method | |
| CN110147039A (en) | Hydrauservo System and its control device | |
| GB2054905A (en) | Servo control booster system for minimizing following error | |
| US7414379B2 (en) | Servo control system | |
| US6644332B1 (en) | Method and apparatus for multiple-input-multiple-output control of a valve/actuator plant | |
| US4516230A (en) | Protective drive-level limiter for an electro-hydraulic vibrator | |
| US4509000A (en) | Bumpless feedback switching apparatus for use in a servo system | |
| EP1457846A2 (en) | Improving stability and response of control systems | |
| JPS6366604A (en) | Servo loop control system having dynamic limit | |
| US4967124A (en) | Servo control apparatus | |
| JPH0220842B2 (en) | ||
| EP0186092B1 (en) | Power transmission | |
| KR101914756B1 (en) | Control method for control valve of Hydraulic supply device using solenoid valve | |
| JP2002149204A (en) | Control device | |
| JP3582541B2 (en) | Positioning control method by sliding mode control | |
| RU2361122C2 (en) | Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier |