Адаптивный регулятор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) ЗЫ11 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21), 3273809/24 (22) 08, 04. 81 (46) 30. 09. 83. Бюл. < 36 . (72) И,Д.Зайцев, B.È.Салыга, .A,TðóTíåâ, А.А,Бобух, О.Г.Руденко

Е.В.Бодянский и З.Г.Камалиев (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 717718, л. G 05 в 13/02 1980

2. Авторское свидетельство СССР

11 607179, кл. G 05 B 11/01, 1978 (прототип) . (54) (57) АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий эадатчик, блок интеграторов, адаптивную модель объекта, сумматор и сравнивающий элемент, подключенный первым входом к выходу объекта управления, а вторым входом - к выходу задатчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и плавности. работы регулятора, он содержит первый блок умножения, последовательно соединенный блок деления и второй блок умножения подключенный выходом к входу блока интеграторов, подключенного выходом к входу объекта управления и первому входу адаптивной модели объекта, подключенной вторым входом к выходу объекта. управления, а выходом - ко второму входу второго блока умножения и первому и второму входам первого блока умножения, подключенного выходом к. входу сумматора, подключенного выходом к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу сравнивающего элемента.

1 1О4У2

Изобретение относится к самонастраивающимся системам и может найти применение при управлении нестационарными объектами с быстрым дрей- фом характеристик при наличии неконтролируемых возмущений на входе и выходе объекта.

Известен адаптивный регулятор, содержащий задатчик, первый и второй сумматоры, Фильтр, блок умножения, 10 усилитель, -интегратор, дифференциатор, первый и второй блоки определения модуля, функциональнйй преобразователь, Фильтр переменной структуры, первый и второй блоки памяти„ делитель и Формирователь коэффициента усиления jib

Недостатки данного регулятора аппаратурная сложность и низкая помехоустойчивость, объясняющаяся необ- 2О ходимостью дифференцирования зашумленного сигнала.

Наиболее близок к предлагаемому

° адаптивный регулятор, содержащий эадатчик, блок интеграторов, адаптивную 25 модель объекта, сумматор и сравнивающий элемент, подключенный первым входом к выходу объекта управления, а вторым входом - к выходу эадатчика 2).

Однако известное устройство для управления технологическими процессами характеризуется недостаточно высоким быстродействием и немонотонностью характера переходного процесса, объясняющиеся отсутствием возможности

З5 коррекции модели по мере изменения параметров объекта регулирования и задающего воздействия.

Цель изобретения - повышение быстродействия и плавности работы регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор, содержащий задатчик, блок интеграторов, адаптивную мо- ° дель объекта сум атор и сравниваю- 4 щий элемент, подключенный первым входом к выходу объекта управления, а вторым входом - к выходу задатчика, введены первый блок умножения и последовательно соединенные блок деления и второй блок умножения, подключенный выходом к входу блока интеграторов, подключенного выходом к входу объекта управления и первому входу адаптивной модели объекта, подключенной вторым входом к выходу объекта упрввления, а выходом - ко второму входу второго блока умножения и первому и второму входам первого блока умножения, подключенного к входу сумматора, подключенного выходом к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу сравнивающего элемента.

На чертеже изображена блок-схема регулятора.

Схема содержит объект 1 управления, адаптивную модель 2 объекта, пер. вый 3 и второй 4 блоки умножения, сумматор 5, блок 6 деления, сравнивающий элемент 7, задатчик 8 и блок 9 интеграторов, Адаптивный регулятор работает следующим образом.

На входы объекта i управления и адаптивной модели. 2 объекта, моделирующей его динамические свойства, подаются управляющие воздействия и-мерного объекта регулирования х1(), х () . .. x (t) .

Сигналы управления x {t), (t)„. хв{ ) подаются на входы объекта 1 управления, который их преобразует в выходной сигнал у(t). Входи и выход объекта 1 управления подаются на первые и вторые входы адаптивной модели

2 объекта, которая реализует оптимальный адаптивный алгоритм идентификации (1) Я-X. k,(i) х;() Ю=,(о "$,(:цг

0 . . х „(Ф.}

1=1 где ii, и; k„(0) - начальные значения коэффициентов модели, и вычисляет значения коэффициентов k, (t).

Эти значения коэффициентов служат ис" ходной информацией для вйчисления управляющих воздействий. Значения коэффициентов в первом блоке 3 умножения возводятся в квадрат, т.е. на выходе первого блока 3 умножения получают сигналь, соответствующие k<(й) (t) . .. k>(t). Эти сигналы подаются на вход сумматора 5, где про.исходит суммирование, в результате чего получается сигнал, соответсти вующий k; (t). Этот сигнал подаетЯ.$ а ся на вход делителя блока 6 деления, а н а вход делимого блока 6 деления со сравнивающего элемента 7 подается -. сигнал рассогласования между требуемым выходом объекта (игналом задатчика 8) у (t) и фактическим выходом

3 1945220 объекта 1 у(), т.е. C(" ) =у ()-у()В результате операции деления на выходе блока 6 деления получается сиг (х,(Ц-х",(Ц)(х,()-х;(l))

1=1 ц" (t) -g(<).

5 нал . Этот сигнал подаетЕ Ж ся на второй вход второго блока 4 умножения, на первые входы которого подается сигнал о значениях коэффициентов k<(t) k (t) kÄ(t). В результате операции умножения на выходах второго блока Й умножения появляются сигналы, соответствующие зна9 ® Ч< )

Эти сигналы

E kz(t) "

1=1 чениям подаются на входы блока интеграторов 9, который вычисляет скорректированные значения управляющих,воздействий

Рассмотрим величину

N 50

V(t)- Z,t;()-x „(tÈ, ®

11 м представляющую собой сумму квадратов отклонений управляющих воздействий

x (t) от их оптимальных значений х ()

Использование алгоритма (3) приводит к тому, что

1

Г q (() (® (2) 25 х; "<()= ;(o)+ — („х;(2),) о k p)

1-. 1 где х (0) соответствует начальным значениям управляющих воздействий.

Алгоритм управления (2) является адаптивным градиентным оптимальным по быстродействию алгоритмом, минимизирующим рассогласование между требуемым значением выхода у (t) и фактическим его значением у(й).

Действительно, если в качестве критерия оптимизации выбран квадратичный функционал от рассогласования между требуемым значением. выхода 40 у (t) и фактическим его значением

y(t), то градиентный алгоритм мини- мизации этого Функционала имеет вид и

x> (t) f (у" (t) - Г k> (t) x ()) "1(t) (3)45 l 1 где > 0 - некоторый п3)Претр.

Подставляя в (5) значения х иэ (3) и учитывая, что требуемое значение выхода у (t) связано с требуемым хх значением вектора управляющих воздействий x„(t) соотношением

q (t)=.+ k;(t)x (t), получают я (,(а) =-2 y X ((,х„(l-X",.(a)) k„(e)— и

1= 1 я

-2у Х (х (ц-х,(t))xх,. (tl -2) )- °

i--1

2П я (х;ф-x"„. (a)) k „(Ö-2 g Е

4=1 -1

Гх;(М - х ;(М1 x"; (6). (&)

Из (6) видно, что скорость уменьшения ошибки (х (й) - х;(t)", зависит от значений параметров объектЬ k<(t). (Выбор = и приводит к сущестZ k,(a)

1=1 венно меньшей зависимости (а в случае, например, стабилизации, когда х; (t}=0 - независимости)скорости из-и менения y (t) от,> k, (t) . Если же

1=1 требуемая скорость изменения управляющих воздействий х (й) незначительна, то такой выбор параметра )(обеспечивает экпоненциальный закон изменения g(t) > ()ое (где

Yl ((=2 )x;(0) -х" (О))— начальное рассогласование, а следовательно, и максимальное быстродействие регулятора при монотонном характере переходного процесса.

Таким образом, использование адаптивной модели и помехоустойчивого алгоритма адаптивного управления позволит с высокой точностью и быстродействием осуществлять управление нестационарными объектами управления в условиях .помех. Экономический эффект. от использования адаптивного регулятора для управления технологическими процессами, Составитель В.НеФедэв

Редактор Л.Пчелинская Техред N,Ãàéäó Корректор А,Повх

Заказ 7553/50 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делай изобретений и откритий

113035, Иосква, Ж-35, Рауиская наб., д. ч/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород," ул, Проектная, 4 например, типового произ водст ва кал ь- цинированной соре составит е 80 ть с. руб. в год в результате снижения расходов на 1 r содь пара на 0,01 Гкал, извести на 0,1 кг,очищенного рассола на

0,036.м,электроэнергии на 0,09 кВт ч. и др., что даст снижение себестоимости готовой продукции на 0,1 руб./т.