Другие предметы \ Приборы и системы управления

Адаптивные импульсные регуляторы для нестационарных объектов с преобладающим запаздыванием, страница 2

В настоящей работе с помощью формирования им­пульсных воздействий, подаваемых на вход интеграль­ного исполнительного механизма с постоянной скоро стью вращения его выходного вала, решается задача эффективного управления описанным здесь ТП

В состав АИР входят

реальное дифференцирующее устройство,

идентификатор вре мени т ПЗ (оценка времени ПЗ на j-m шаге  управления

'^оц/7»

идентификатор коэффициента пе­редачи объекта ky (оценка   коэффи­циента   передачи объекта на j-m ша­ге управления ^oiy)>


импульсный модулятор - формирователь импуль­сов включения интегрального исполнительного меха­низма с временем включения At, на 7-м шаге управле ния,

Реальное дифференцирующее устройство с выход­ным сигналом xi(?) удовлетворяет дифференциальному уравнению Tdx\(t) + л, (?) = x'(t) где Г,/ « т , x\t) - про­изводная выходного сигнала датчика температуры

Идентификатор времени ПЗ оценивает это время по информации о текущих значениях координат s(t) и л(г) Идентификатор коэффициента передачи объекта оцени вает этот коэффициент по информации о текущих зна чениях x(t^) и величинах линейной комбинации управ ления Мд(?,), определившей сигнал x(t) Формирователь дискретных значений линейной комбинации на 7 м шаге управления удовлетворяет уравнению

мл(r^)Ve(r)+^<^.,xl(r)] ^^ощ 05тд,„ </^ <т„ц,,

где s(r) = g(t) - x(t), x\(t) - выходной сигнал дифферен­циатора, ku] и k^ - оптимизируемые параметры регуля тора на 7-м шаге управления

Дискретные значения моментов времени t, задаются временным квантователем, работающим по информа ции о Тоц, При этом время квантования t^ = ?j r/1 = =Гтоц„КГ<1,5

Импульсный модулятор преобразует дискретные зна чения u(t^) в длительность импульса Л?, = k,u„(t^) k > 0, который подается в моменты времени ^ = Е?кв| (/ = 1> 2 3, ), задаваемые временным квантователем

На рис 2 показана блок схема адаптивного им пульсного регулятора АИР

На рисунках 3 6 приведены результаты моделиро вания работы системы стабилизации температуры теп поносителя теплоцентрали с ПИ регулятором и с АИР Объект описывается уравнением (1), в котором л = 2, 6 <

< т < 8 с, Х;- - ^ = Т = 0,3 с, 1 <ky < 2 5 Время моде

лирования 60 с

На рис 3 изображена работа системы с постоянными параметрами объекта т = б с, ky ~ 1 с оптимально на строенным в смысле критерия (2) ПИ регулятором при ступенчатом задающем воздействии g(t), ошибке регу­лирования е(г), текущем значении критерия I(f) Конеч ное значение кри терия /(60) = 13,3   fW,!((t),i(t}

На рис 4 по   ,1. ^sw казана    работа системы с теми же параметрами объекта и АИР Регулятор    на­строен оптималь

НО в смысле кри- Рис 4 Адаптивный импульсный регу терия (2)   Ко- лятор ступенчатое задающее воздеи нечное значение   ствие g(i) (т = 6 с ky = 1)


критерия /(60) = 6,9. При постоянных параметрах объек­та контуры иден­тификации и адап­тации не работают;

регулятор работал с постоянными па­раметрами и при этом   критерий отработки    за­дающего воздей­ствия на 48 % был лучше критерия при ПИ управ­лении.

Рис. 5 иллюст­рирует работу ПИ


системы при максимальных значениях параметров ооъ-екта из указанного диапазона: т = 8 с, kg == 2,5 и преж­них настройках. Как видно из рис. 5, система потеряла устойчивость, т.е. система негруба к изменению пара­метров объекта.

На рис. 6 представлена работа системы с АИР. В процессе моделирования параметры объекта управления увеличивались во всем диапазоне по линейному закону. На рис. 6 изображены синусоидальное возмущающее воздействие ДО» ошибка регулирования e(t)(Jc(0), оценки времени запаздывания Тощ и коэффициента передачи объекта <:оцг- Из этого рисунка видно, что идентификато­ры системы отслеживают изменения параметров объек­та, гарантируя не только устойчивость, но и высокое качество процесса управления.

Из результатов моделирования следует, что во всех случаях работа АИР обеспечивает более высокое каче­ство управления как при постоянных, так и переменных параметрах объекта управления. Кроме того, надо отме­тить, что для рассматриваемого ТП (теплоцентраль) реализация ПИ регулятора представляет собой последо­


вательное  со­единение   ПД регулятора   с ШИМ модуля­тором, управ­ляющим инте­гральным элек­троприводом регулирующего клапана.   При отработке   за­дающего и воз­мущающего воздействий ШИМ модуля­тор имеет боль­шое число вклю­чений члектпо-


р;(с. 6 Адаптивный импульсный регу­лятор, синусоидальное возмущение f(t) (6 S т <. 8 с; 1 < ^ ^ 2,5)


привода, в то время как в предлагаемом АИР число включений равно 1 для ступенчатого воздействия либо на порядок меньше числа включений при ПИ регулято­ре. Таким образом, в АИР сочетаются высокое качество регулирования и значительное повышение ресурса работы исполнительного механизма клапана.

Работа выполнена в Институте проблем управле­ния РАН. Контактный телефон (095) 334-88-81

Список литературы

1. Smith O.J.M. A Controller to Overcome Dead Time // ISA Journal. 1959. Vol. 6. № 2.

2. Goromaru Т., Yonewwa Y., Hamafusa H. Quasi-Time Optimal Control // Systems and Control. 1975. Vol. 19. №12.

3. Nielsen G. Control of Systems With Time Delay: Proc. VI-th IFAC Congress. Warszawa. 1969. Vol. 4.

4. Гурецкий X Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение, 1974.

5. Динамические характеристики объектов регулирова­ния // Тр. конф. Общества приборостроителей. М.:

Изд-во иностр. лит., 1969.

Скачать файл