Спосіб компенсації нелінійності інерційного елемента типу “зона нечутливості”

Спосіб компенсації нелініиності інерційного елемента типу «зона нечутливості», що полягає у формуванні задавального впливу, формуванні керуючого впливу об'єктом, що має лінійну і нелінійну складові, формуванні зворотного зв'язку, який відрізняється тим, що додатково формують зворотний зв'язок оцінки збудження, для чого одержують сигнал помилки вихідного сигналу і на його основі за допомогою розкладання в ряд Неймона отримують сигнал оцінки збудження. Корисна модель відноситься до систем автоматичного керування і може бути використана в системах з високими вимогами до якості керування магнітними або гідравлічними підсилювачами, вимірювально-перетворювальними елементами, механізмами з пружинним навантаженням. Відомий спосіб компенсації нелініиності інерційного елемента типу «зона нечутливості» (Следящая система. А.С №407286, Кл. G05B17/02, опубл. 18.10.71, Бюл.№46) полягає у формуванні задаючого впливу, формуванні керуючого впливу двигуном з нелінійністю типу «зона нечутливості», формуванні зворотного зв'язку, формуванні диференцюючого контуру, формуванні контуру адаптації типу пасивна адаптація з еталонною моделлю. До недоліків даного способу можна віднести: необхідність одержання сигналів, що випереджають по фазі вхідні сигнали, одержання додаткової складової керуючого впливу на виході блоку пасивної адаптації, що підвищує точність роботи системи у вузькому діапазоні зміни параметрів двигуна, обумовлених дією збурювань Відомий спосіб компенсації нелініиності інерційного елемента типу «зона нечутливості», узятий як прототип (описаний у Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К. «Автоматические системы с дифференциальными связями» Киев «Техника», 1984, стр.43) полягає у формуванні задаючого впливу, формуванні керуючого впливу об'єктом, який має лінійну і нелінійну складову, формуванні зворотнього зв'язку, формуванні додаткового зв'язку типу «диференціальна вилка», введенні компенсуючого прямого зв'язку типу релейна функція з переключенням з зворот нього значення керування - U o у пряме значення керування и 0 в нулі. Недоліком даного способу є неможливість з великою точністю знати поріг нечутливості в кожен момент часу для визначення значення керування U o компенсуючого елемента, що знижає точність керування інерційним елементом з нелінійністю типу «зона нечутливості». Задачею корисної моделі є підвіщення точності керування за рахунок розробки способу компенсації нелініиності інерційного елемента типу «зона нечутливості» без визначення параметрів зони нечутливості об'єкта керування. Поставлена задача вирішується тим, що у спосіб, який полягає у формуванні задаючого впливу, формуванні керуючого впливу об'єктом, що має лінійну і нелінійну складові, формуванні зворотного зв'язку, додатково формують зворотний зв'язок оцінки збурювання, для чого одержують сигнал помилки вихідного сигналу і на його основі за допомогою розкладання в ряд Неймона отримують сигнал оцінки збурювання. Принцип дії пропонованого способу пояснюється блок-схемою адаптації, показаної на Фіг.1, та блок-схемою реалізації ітераційно-інверсного фільтра, показаної на Фіг.2. На блок-схемі адаптації позначені: нелінійна статична частина 1 (N(u(t))), лінійна динамічна частина виконавчого пристрою 2 з передавальною функцією W0(s), спостерігач стану по керуванню З з передавальною функцією \NQ (S) , спостерігач стану вихідного параметра об'єкта керування 4 з 00 ю ю о> 4558 передавальною функцією W^ (s), ітераційно інверсний фільтр 5 з передавальною функцією W|(s), задаючий вплив 6 (д), сигнал керування 7 (и), ВИХІДНИЙ сигнал 8 (у), сигнал оцінки виходу об'єкта 9 (y(t)), сигнал помилки вихідного сигналу 10 (ду), сигнал оцінки збурювання 11 (v) На блок-схемі реалізації ітераційно-інверсного фільтра показані мірильний множник 12 1 (kv = ), нелінійні фільтри 13-15 з передавальними функціями ,Ф k v , помилка вихід ного сигналу 16 (ду), 1-ше наближення сигналу оцінки збурювання 17 ( у і ) , 2-ге наближення сиг 4 N(u H (t)+Au(t)) - нелінійна статична частина 1 з врахуванням додаткового компенсаційного керування, u H (t) - сигнал номінального керування Якщо прийняти W| = , що можливо при виконанні умов інверсії оператора або оборотності системи по входу, то представлене вище рівняння спрощується до взаємозв'язку статичних характеристик N(u H (t)+Au(t))-K H u H (t) = O, де К н - коефіцієнт пропорційності, що описує номінальну нелінійнють об'єкта керування Представимо нелінійнють об'єкта в наступному вигляді = |K((t)-Audz(t)),u(t)>0 налу оцінки збурювання 18 (v2), 3-тє наближення [K((t) + A u d z ( t ) ) , u ( t ) 0 [ = -Audz(t),u(t) 0 l w ^ ( u H ( t ) - A u d z ( t ) + Au d2 т ч y(t) = WgU H (t) Таким чином, одержуємо збіг виходів нелінійного об'єкта і номінальної моделі і тим самим забезпечуємо компенсацію розглянутої нелінійності Проте, залишається питання з реалізацією передатної функції ітераційно-інформаційного фільтра 5 Передатні функції системи по збурюванню і керуванню мають вигляд Wn(s) ( 1 - ^ W y v (s) = W y u (s) = 1 + W-i (s) W o (s) - W-i (s) W 0 (s) Wp(s) 1 + Wi(s) W0(s)-W-|(s) W0(s) ' Щ ' - WyIй Щ де Wg'' (s) - передавальна функція сигналу оцінки виходу об'єкта у від сигналу керування u(t), W ^ ' ^ - передавальна функція сигналу оцінки виходу об'єкта у від вихідного сигналу Виходячи з передавальної функції системи по збурюванню, якщо забезпечити виконання умови V\^(s)= wjf/ u (s) , то система стане інваріант ною щодо збурювання Труднощі складаються з 4558 визначенням передавальної функції ітераційноінверсного фільтра 5 із приведеної вище умови, інверсного фільтра 5 метод розкладання в ряд Неймона тому що якщо порядок чисельника W e / ' u (s) буде більше порядку його знаменника, то в чисельнику передавальної функції ітераційно-інверсного фільтра 5 з'явиться диференцююча ланка, яка є не бажаною і важкою для реалізації Вийти з цієї ситуації можна, застосувавши для одержання передавальної функції ітераційно Якщо позначити k v = льну функцію \N)£'u(s) -1 Г1 - передавальна функція ітера де] W^[' u (s) I ційно-інверсного фільтра 5, k v - мірильний множ вого керуючого сигналу 11 (Au(t)) з урахуванням виходу ітераційно-інверсного фільтра відновлення збурювання 5 як Au(t)=-W,(y(t)-y(t)) ник 12, V\l£'u(s) - передавальна функція сигналу оцінки виходу об'єкта у від сигналу керування u(t), п - ступінь наближення Структурно дане представлення передавальної функції ітераційно-інверсного фільтра 5 можна представити у виді, показаному на Фіг 2 Таким чином, компенсація нелінійності інерційного елемента типу «зона нечутливості» відбувається за рахунок введення додаткового складо можна представити як kv)n kv)2+ =k , то передава y(t)=Wgu(t) + w|y(t) З веденням додаткового контуру можна ефективно компенсувати нелінійність інерційного елемента типу «зона нечутливості» без визначення параметрів зони нечутливості об'єкта керування .—ф* ^••WW4>UIII»|^« *Оч І ЩГМІІИ.МВ /і К Фіг 1 Комп ютерна верстка Д Шеверун Фіг 2 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42, 01601