Реализация прогнозирующего регулятора Смита

Структура конфигурации, реализующей прогнозирующий регулятор Смита, рассмотренный в предыдущей лекции, приведена на рисунке 9.1. Регулятор реализован на основе импульсной локальной АСР, дополненной моделью объекта регулирования на алгоблоках 10 – 12. На вход модели подаётся сигнал, пропорциональный положению вала ИМ, поскольку последний завершает формирование закона регулирования при использовании импульсного регулятора.

Сигнал обратной связи с компенсацией чистого запаздывания формируется алгоблоком 13.

9.2 Реализация блока адаптации АСР объекта с переменным
коэффициентом передачи

Структура конфигурации, реализующей блок адаптации АСР объекта с переменным коэффициентом передачи, рассмотренный в предыдущей лекции, приведена на рисунке 9.2. Поскольку этот блок может использоваться совместно с регулятором, приведенным на рисунке 9.1, то нумерация алгоблоков дана с учётом прогнозирующего регулятора.

Схема работает следующим образом.

При подаче на вход управления ,,Установка К_{м исх}" короткого импульса, триггер 14 переходит в единичное состояние и переключатель 18 подключает сигнал К_{м исх} к информационному входу ячейки памяти 22. По заднему фронту импульса задержки, формируемой одновибратором 15 и необходимой для надёжной коммутации К_{м исх} , алгоритм 16 формирует короткий импульс, поступающий через элемент ИЛИ 20 на вход управления ячейки памяти 22 и приводящий к записи в неё величины
К_{м исх}. По заднему фронту импульса записи алгоритм 21 формирует короткий импульс, переводящий триггер 14 в исходное состояние, при котором переключатель 18 подключает к информационному входу ячейки памяти 22 сигнал:

,

сформированный алгоблоком 17.

По переднему фронту сигнала ,,Адаптация” происходит перезапись содержимого ячейки памяти 22 в буферную память 23, что обеспечивает постоянство сомножителя К_М(Т_i-1) на время записи в основную память 22 величины К_М(Т_i) по заднему фронту импульса ,,Адаптация” .

Алгоритм 24 оптимизирует коэффициент передачи регулятора в соответствии с коэффициентом передачи объекта.

9.3 Реализация блока адаптации АСР объекта с переменным чистым
запаздыванием

Структура конфигурации, реализующей блок адаптации АСР объекта с переменной величиной t_зап. , рассмотренный в предыдущей лекции, приведена на рисунке 9.3. Нумерация алгоблоков дана с учётом прогнозирующего регулятора и блока адаптации коэффициента передачи модели.

Схема работает следующим образом.

		Рисунок 9.1 – Структура конфигурации прогнозирующего регулятора Смита

При поступлении на вход ,,Запись t_исх.” единичного управляющего импульса, по его переднему фронту происходит сброс содержимого счётчика 34 и в него заносится значение t_исх. По заднему фронту управляющего импульса содержимое счётчика фиксируется в буферной памяти 36.

Выходные сигналы объекта Y_О и модели Y_М фильтруются от высокочастотных помех фильтрами 25 и 26, после чего обрабатываются дифференциаторами 27, 28 для исключения влияния уровня установившегося значения сигналов Y_О, Y_М . Если модуль скорости изменения какого – либо из этих сигналов, выделяемый алгоритмами 29 превышает порог, заданный в алгоритмах 30, происходит переключеие соответствующего триггера 31 в единичное состояние.

Анализ состояния триггеров производит дешифратор, управляющий реверсивным счётчиком 34 и реализованный на четырёх первых элементах 2И алгоблока 33.

Пусть в единичное состояние переключился верхний по схеме триггер 31, то есть t_О < t_М . Тогда на выходе первого элемента 2И а.б. 33 появится единичный сигнал, окрывающий ключ на третьем элементе 2И и разрешающий поступление импульсов с мультивибратора 32 на вход С_М счётчика 34. Уменьшение содержимого счётчика будет происходить до переключения в единичное состояние второго триггера 31, так как при этом сигнал на выходе первого элемента 2И станет равным 0 и закроет ключ на третьем элементе 2И а.б. 33. Таким образом, содержимое счётчика уменьшится на величину разности Dt = t_М – t_О и станет равным t_О . Если вначале в единичное состояние переключится второй триггер 31, то есть t_О > t_М , содержимое счётчика возрастёт на величину Dt = t_О – t_М .

В момент появления единичного состояния на выходах обоих триггеров они будут сброшены в исходное нулевое состояние через пятый элемент 2И (а.б. 33). По переднему фронту этого сигнала содержимое счётчика 34 будет переписано в буферную память 36, обеспечивающую постоянство параметров модели до завершения адаптации.