(54) РЕГУЛЯТОР(54) REGULATOR
Изобретение относитс к автоматическому управлению и регулированию .и может быть использовано дл построени систем управлени техническиьм объектами, содержащими значительные запаздывани и подверженными вли нию неконтролируемых возмущений. Предполагаетс , что динамика объекта по каналам регулировани -описываетс передаточной функцией . Ие1р-р в которой L(p) и М(р) - полиномы от Р, степень полинома L{p) не превьниает степень полинома М (р) , причем поли ком М(р) выше первого пор дка; t врем запаздывани . Характеристики внешних воздействий значительно измен ютс на интервале времени длительностью Т. Задача управ лени заключаетс в обеспечении инвариантности регулируемой координаты от внешних сил. Известны регул тоЕил Смига и Ресвика с косвенным измерением возмущений которые используютс дл регулировани описанных объектов. В частности, регул тор Ресвика содержит последовательно соединенные первое звено сравнени , обратную модель объекта без запаздывани и второе звено сравнени , а. также звено задержки, вход которого оединен с выходом второго звена сравнени , а выход - со вторым его входом. Такие регул торы не обеспечивают высокого качества регулировани при действиивысокочастотных помех и наличи ошибок реализации и измерени управлейий {11. Наиболее близким к предлаг-аемому вл етс регул тор, содержащий первое звено сравнени , фильтр низкой частоты включающий третье звено сравнени , усилитель с насыщением и интегратор, обратную модель объекта без запаздывани , в частности, пропорционально-дифференцирующее звено/ второе звено сравнени , экстрапол тор и звено задержки . На первый вход первого звена сравнени подаетс измер емый сигнал регулируе.мой координаты, на второй вход - заданный сигнал, выход первого звена сравнени подключен к первому входу третьего звена сравнени ,, ко второму входу которого подсоединен выход интегратора, на вход которого через усилитель с насыщением подключен выход третьего звена сравнени , выход интегратора соединен также через обратную модель объекта без запаздывани и второе звено сравнени со входом экстрапол тора, рыход которого че рез звено защержки подключен ко второ му входу второго звена сравнени и в л етс выходом регул тора 2. Недостаток известного регул тора заключаетс в невысокой точности регулировани , котора обусловлена наличием обратной модели объекта без запаздывани . В случае, если модель объекта без запаздывани представлена инерционным звеном первого пор дка , что имеет место в известном регу л торе, достигаетс достаточна точность преобразовани предварительно сглаженного помехозашумленного сигна ла. Если же модель объекта без запаз дывани представлена инерционным зве ном более высокого пор дка, то преоб разование даже сглаженного сигнала в обратной модели объекта без запаздывани , содержащей дифференцирующие звень , приводит к значительным погрешност м . А это, в свою очередь, приводит к понижению точности регули ровани . Кроме того, невысока точность регулировани обусловлена низкой помехозащищенностью регул тора . к ошибкам контрол управл ющего воздействи и т желым режимом работы экстрапол тора, на вход которого поступают через звено задержки высокочастотные Помехи контрол управл ющего воздействи . Цель изобретени - повышение точности регулировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в известный регул тор, содержащий модель объекта регулировани последовательно соединённые первый блок сравнени и фильтр низкой часто ты и последовательно соединен 1ые экс трапол тор, блок задержки и второй блок сравнени , введены с/мматор и прЬпорционально-интегральный блок, вход которого соединен с выходом фил тра низкой частоты, а выход - со вхо дом экстрапол тора и вторым входом второго блока сравнени , своим выходом подключенного через последовател но соединенные модель объекта регули ровани и сумматор ко входу первого блока сравнени . Точность регулировани в предлага мом регул торе повышаетс за счет то го, что отсутствует обратна модель объекта без запаздывани . Производит с не вное обращение модели объекта без запаздывани с помощью замкнутого контура, содержащего модель объек та без запаздывани , сумматор, фильтр низкой частоты и пропорционально-интегральный блок. Кроме того, точность регулировани повышаетс за счет того, что высокочастотные ошибки контрол управл ющего воздействи не поступают непосредг ственно на экстрапол тор, а сглаживаютс моделью объекта без запаздывани На чертеже приведена блок-схема егул тора. Схема регул тора содержит сумматор , первый блок 2 сравнени , модель 3 объекта регулировани , фильтр 4 низкой частоты, второй блок 5 сравнени , пропорционально-интегральный блок б, блок 7 задержки и экстрапол тор 8. На чертеже обозначено: У(Ь) - измер емый выходной сигнал объекта управлени (регулируема координата); y(t) - заданный сигнал (задание на регулируемую координату); V(t) - управл ющий сигнал; y(t) - выходной сигнал модельного контура регулировани ; V(t-T) - управл ющий сигнал модельного контура регулировани . Регул тор работает следующим образом . В сумматоре 1 выходной сигнал объекта управлени суммируетс с выходным сигналом модели 3 объекта регулировани , в результате получаетс выходной сигнал (t) модельного контура регулировани . Сигнал y(t) поступает на блок 2 сравнени , где из него вычитаетс заданный сигнал y(t). Полученный сигнал поступает на фильтр 4 низкой частоты, содержащий, например , последовательно соединенные блок сравнени , усилитель с насыщением и интегратор (на чертеже не указаны), выход которого поступает на второй вход блока сравнени и вл етс выходом фильтра низкой частоты . В фильтре 4 низкой частоты срезаютс отдельные большие выбросы и подавл етс высокочастотна составл юща сигнала, что повышает точность его дальнейшего преобразовани . С выхода фильтра 4 низкой частоты сигнал поступает на пропорционально-интегральный блок 6 (ПИ - регул тор), на выходе которого получаетс управл ющий сигнал v(t-tr) модельного контура регулировани . Сигнал v(t-t) с выхода пропорционально-интегрального блока 6 поступает на экстрапол тор 8, в качестве которого используетс , например, реальное фиксирующее звено, В экстрапол торе 8. вырабатываетс управл ющий сигнал V(t), вл ющийс выходным сигналом регул тора. В то же врем сигнал V(t) подаетс через блок 7 задержки на один вход второго блока сравнени , где он вычитаетс из сигнала v(t-K} , пришедшего с выхода пропорционально-интегрального блока 6. Полученный сигнал о разности V(t-C) - V(t-T) подаетс через модель 3 объекта регулировани на один из выходов сумматора и, таким образом, получаетс замкнутый контур модельного регулировани . Использование предлагаемого регул тора позвол ет повысить точность воспроизведени задани за счет не вного обращени модели объекта регулировани и уменьшени вли ни погрешностей контрол на экстрапол цию сиг|iauna . Моделирование системы управлени доменным процессом с предлагаемым регул тором показывает, что степень стабилизации теплового состо ни печи повышаетс на 12% по сравне нию с системой, где примен етс известный регул тор, что может дать экономический эффект пор дка 150 тысйч рублей в год на одну доменную печь.The invention relates to automatic control and regulation and can be used to build control systems for technical objects that contain significant delays and are subject to the influence of uncontrolled disturbances. It is assumed that the dynamics of the object along the control channels is described by the transfer function. Ie1r-p in which L (p) and M (p) are polynomials from P, the degree of the polynomial L (p) does not exceed the degree of the polynomial M (p), and the polic M (p) is higher than first order; t is the lag time. The characteristics of external influences vary considerably over a time interval of duration T. The control task is to ensure the invariance of the adjustable coordinate from external forces. Known to the regulator of Smig and Resvik with indirect measurement of disturbances that are used to regulate the described objects. In particular, the Reswick controller contains the first link of the comparison link, the reverse object model without delay, and the second link of the comparison link, as well. there is also a delay link, the input of which is connected with the output of the second comparison link, and the output with its second input. Such controllers do not provide high quality control when operating with high-frequency interference and the presence of implementation and measurement errors. {11. The closest to the proposed one is the regulator containing the first link of the comparison, the low-frequency filter including the third link of the comparison, the amplifier with saturation and the integrator, the inverse model of the object without delay, in particular, the proportional-differentiating link / the second link of the comparison, the extrapolator and link delay. The first input of the first comparison link is supplied with the measured signal by the adjustable coordinate. My coordinates, the second input is given signal, the output of the first comparison link is connected to the first input of the third comparison link, to the second input of which the integrator output is connected, to the input of which through an amplifier with saturation the output of the third comparison link is connected, the integrator output is also connected via the reverse model of the object without delay, and the second comparison link with the input of the extrapolator, the output of which is connected to the second through the lock link th entry of the second link and comparing an output in l regulator 2. The disadvantage of the known regulator is to control the low accuracy which is caused by the presence of the inverse model of the object without lag. If the model of the object without delay is represented by the inertial link of the first order, as is the case in the well-known controller, a sufficient accuracy is achieved in the conversion of the previously smoothed anti-noise signal. If the object model without delay is represented by an inertial link of a higher order, then the transformation of even a smoothed signal in the reverse model of the object without delay, containing differentiating links, leads to significant errors. And this, in turn, leads to a decrease in the accuracy of regulation. In addition, the low control accuracy is due to the low immunity of the controller. to the errors of the control action of the control and the severe mode of operation of the extrapolator, to the input of which a high-frequency disturbance of the control of the control action is transmitted through the delay link. The purpose of the invention is to improve the accuracy of regulation. The goal is achieved by the fact that the first ex trapolator, the delay unit and the second comparator unit are entered with a / mmator and a proportional-integral unit into a well-known controller containing a model of the control object that connects the first comparator unit and the low frequency filter in series and the input of which is connected to the output of the low-frequency filter, and the output to the input of the extrapolator and the second input of the second comparison unit, the output of which is connected via a serially connected model And an adder to the input of the first comparison unit. The regulation accuracy in the proposed controller is increased due to the fact that there is no inverse model of the object without delay. Performs with an explicit inversion of an object model without delay using a closed loop containing an object model without delay, an adder, a low-pass filter and a proportional-integral unit. In addition, the control accuracy is increased due to the fact that the high-frequency errors of the controlling action do not go directly to the extrapolator, but are smoothed by the object model without delay. The drawing shows the block diagram of the actuator. The regulator circuit contains an adder, a first comparison unit 2, a model 3 of the control object, a low-frequency filter 4, a second comparison block 5, a proportional-integral block b, a delay block 7, and an extrapolator 8. In the drawing: output signal of the control object (adjustable coordinate); y (t) is the specified signal (setpoint for the adjustable coordinate); V (t) is the control signal; y (t) is the output signal of the model control loop; V (t-T) is the control signal of the model control loop. The regulator works as follows. In adder 1, the output signal of the control object is summed with the output signal of the model 3 of the control object, as a result, the output signal (t) of the model control loop is obtained. The signal y (t) is fed to comparison unit 2, where the given signal y (t) is subtracted from it. The received signal is fed to a low-pass filter 4, containing, for example, a serially connected comparison unit, a saturation amplifier and an integrator (not shown), the output of which goes to the second input of the comparison unit and is the output of the low-frequency filter. In the low-frequency filter 4, individual large glitches are cut off and the high-frequency component of the signal is suppressed, which improves the accuracy of its further conversion. From the output of the low-frequency filter 4, the signal arrives at the proportional-integral unit 6 (PI-controller), the output of which is the control signal v (t-tr) of the model control loop. The signal v (t-t) from the output of the proportional-integral unit 6 is fed to an extrapolator 8, which is used, for example, as a real fixing link. In the extrapolator 8. a control signal V (t) is produced, which is the output of the regulator. At the same time, the signal V (t) is fed through the delay unit 7 to one input of the second comparison unit, where it is subtracted from the signal v (tK}, which came from the output of the proportional-integral unit 6. The received signal about the difference V (tC) - V (tT) is fed through the model of the control object to one of the outputs of the adder and, thus, a closed loop of the model control is obtained. Use of the proposed controller allows to increase the reproducibility of the task by not reversing the model of the control object and reducing the effect control sig | iauna extras. The simulation of the domain control system with the proposed controller shows that the degree of stabilization of the heat state of the furnace increases by 12% compared to the system where the known controller is used, which can give an economic effect dca 150 thousand rubles per year per blast furnace.