Система адаптивного управления

 

СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ , содержащая блок формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, последовательно соединенные блок формирования функции чувствительности, вычислительное устройство, блок переменных коэффициентов , регулятор, подключенный выходом ко входу объекта регулирования , выход которого соединен с первым входом блока формирования вектора состояния, соединенного выходом с входом первого блока памяти, второй вход блока формирования вектора состояния соединен с выходом регулятора , выходы блока переменных коэффициентов и регулятора через блок коррекции функции чувствительности соединены с первым входом блока формирования функции чувствительности, выход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров соединен с вторым входом вычислительного устройства, первый вход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров , третий вход вычислительного устройства и второй вход блока переменных коэффициентов соединены с выходом генератора компенсирующих сигналов, a выход первого блока памяти соединен с вторым входом блока формирования функции чувствительности , вторым входом блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, четвертым входом вычислительного устройства и 8 третьим входом блока переменных коэффициентов , о т л и ч аю щ a я. с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности системы, она содержит второй блок памяти и поспе§ . довательно соединенные третий блок шамяти и блок коррекции вычислительного устройства, выход которого соединен с пятым входом вычислительного устройства, второй вход блока О коррекции вычислительного устройстСЛ ва соединен с выходом второго (лока х памяти, a третий вход соединен с 9д М выходом первого блока памяти, вход третьего блока памяти соеданен с выходом блока формирования функции чувствительности, a второй вход - с выходом вычислительного устройства, вход второго блока памяти соединен с выходом первого блока памяти.

%, SU„„1105863

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН за G05Â 1500

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (21) 3414937/18-24 . (22) 01. 04. 82 (46) 30.07.84. Бюл. Н- 28 (72) А.M.Ïðèøâèí и Н.В.Шнайдер (71) Всесоюзное ордена Трудового

Красного Знамени научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 932461, кл. G 05 В 13/00, 1980 (прототип). (54) (57) СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащая блок формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, последовательно соединенные блок формирования функции чувствительности, вычислительное устройство, блок переменных коэффи» циентоЬ, регулятор, подключенный выходом ко входу объекта регулирования, выход которого соединен с первым входом блока формирования вектора состояния, соединенного выходом с входом первого блока памяти, второй вход блока формирования вектора состояния соединен с выходом регулятора, выходы блока переменных коэф- фициентов и регулятора через блок коррекции функции чувствительности соединены с первым входом блока формирования функции чувствительности, выход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров соединен с вторым входом вычислительного устройства, первый вход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, третий вход вычислительного устройства и второй вход блока переменньпс коэффициентов соединены с выходом генератора коипенсирующих сигналов, а выход первого блока памяти соединен с вторым входом блока формирования функции чувствительности, вторым входом блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, четвертым входом вычислительного устройства и третьим входом блока переменных коэф- В фициентов, о т л и ч а-ю щ а я; с я тем, что, с целью повниения быстродействия и точности системы, она содержит второй блок памяти и последовательно соединенные третий блок I памяти и блок коррекции вычислительного устройства, выход которого сое динен с пятым входои вычислительного устройства, второй вход блокакоррекции вычислительного устройства соединен с выходом второго блока памяти, а третий вход соединен с выходом первого блока памяти, вход третьего блока памяти соединен с выходом блока формирования функции

° чувствительности, а второй вход - с выходом вычислительного устройства, вход второго блока памяти соединен с выходом первого блока памяти.

Ф 1105

Изобретение относится к автоматическим системам управления общепромышленного назначения и может быть использовано в самонастраивающихся системах управления технологическими процессами.

Известна система адаптивного управления, содержащая блок формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, последовательно сое- 10 диненные блок формирования функции чувствительности, вычислительное устройство, блок переменных коэффициентов, регулятор и объект управления. Последовательно с объектом сис- )S тема содержит фильтры, сумматор и блок памяти. Выходы блока переменных коэффициентов и регулятора через блок коррекции функции чувствительности соединены с -входом блока фор- 20 мирования функции чувствительности, выход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции соединен с входом вычислительного устройства. входы блока формирования коэффи- 25 циента передачи контура коррекции параметров, вычислительного устройства и блока переменных коэффициентов соединены с выхоцом генератора компенсирующих сигналов. Вход фильтров через коммутаторы соединен с выходами объекта управления и регулятора, а выходы фильтров через сумматор соединены с блоком памяти, выходы которого соединены с соответствующи35 ми входами блока формирования функции чувствительности, вычислительного устройства, блока переменных коэффициентов, блока формирования коэффициента передачи контура коррекции 4О параметров (1 ).

Недостатками данной системы являются низкое быстродействие и точность.

Цель изобретения — повышение быст-45 родействия и точности системы.

8бЗ ния, соединенного в,асодом с входом первого блока памяти, второй вход блока формирования вектора состояния соединен с выходом регулятора, выходы блока переменных коэффициентов и регулятора через блок коррекции функции чувствительности соединены с первым входом блока формирования функции чувствительности, выход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров соединен с вторым входом вычислительного устройства, первый вход блока формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, третий вход вычислительного устройства и второй вход блока переменных коэффициентов соединены с выходом генератора компенсирующих сигналов, а выход первого блока памяти соединен с вторым входом блока формирования функции чувствительности, вторым входом ,блока формирования коэффициента передачи коррекции параметров, четвертым входом вычислительного устройства и третьим входом блока переменных коэффициентов, дополнительно содержит второй блок памяти и последовательно соединенные третий блок памяти и блок коррекции вычислительного устройства, выход которого соединен с пятым входом вычислительного устройства, второй вход блока коррекции вычислительного устройства соединен с выходом второго блока памяти, а третий вход соединен с выходом первого блока памяти, вход третьего бло-ка памяти соединен с выходом блока формирования функции чувствительности, а второй вход — с выходом вычислительного устройства, вход второго блока памяти соединен с выходом первого блока памяти.

В системе адаптивного управления коэффициенты регулятора реализующего для объекта, описываемого уравнением

Эта цель достигается тем, что система адаптивного управления, содержащая блок формирования коэффициейта передачи контура коррекции параметров, последовательно соединенные блок формирования функции чувствительности, вычислительное устройство, блок переменных коэффициентов, регулятор, подключенный выходом ко входу 6бъекта регулирования, выход которого соединен с первым входом блока формирования вектора состоязакон управления в виде

0(n)= е1105863 определяются следующим образом:

oL (n)=d;(n-1)+у(п}й (11} Х(п-l)

,. (n } = р; (n-1)+ y(n} 6" (n} О(п-i), Н (n) = H(n-1}+) (и) 6 (n);

f(n)= ((n-1)+ (п). Е В, C (>,); (>) j-1 1

10 где

6»(n) =6(п)+дб(n);

1 е 2 15

1+.5. Х,(I(-4)+ U (n-1)+ Z Ц.G(n-j)

;=1 1=1 )с1 j

46 (и) =0 (n-1) — U (n-1); (Ü) 20

X(n-1}+ 6 G(n-j)-X(n) (7}

6(n)= 4,.

А., В.

Х(;),и(}коэффициенты уравнения эталонной модели, 25 координаты вектора состояния системы, вид которых зависит от блока формирования вектора состояния: 30

t О+1т

X(n-1)=

4, 1т

Y(t) x("}() d+. =(-<) to+(j-1)т 0+(1 $)T

У "}(ц K(e) а;

Ч(Ц вЂ” модулирующая функция, удовлетворяющая условию

} t ) }(t 1,T) О для 1 6(0, п 1} или X(n — i) — значение Х в момент времени, на 1 шагов от- 45 стающего от текущего;

}) (и-1} — величина расчетного упP равляющего воздействия на предьц(ущем шаге регулирования; 50

0 (n-1) — величина фактического управляющего воздействия на предыдущем шаге регулирования.

По отклонению Uô (> 1 ) oT }-}р (и

1) определяется коррекция невязки

46 (и) . Коррекция вводится, если возможно U< II: 0р в частности, пРи наличии ограничения ло управлению с целью обеспечения устойчивости системы в целом. На каждом шаге расстояние до оптимальной настройки прн этом уменьшается на величину 6" (п)х

ФТ(п)

Ускорение сходимости может быть достигнуто, если провести анализ эффективности изменения параметров не от вектора на (n - 1)-м шаге, а от вектора на (Ь вЂ” 2)-м шаге.

Действительно, из (n — 1) -ro состояния вектора параметров изменение квадрата расстояния до идеальной настройки 4й = у (n) 6» (n). Оце". ним это изменение при шаге из (n — 2)-го состояния. Для этого необходимо оценить величину 3 ", если бы параметры регулятора на (h - 1)-м шаге не изменились. Как следует из выражений (1) — (6), величина 4» (11) определяется следующим образом. Обоз начим вектор параметров системы чеpcs Я (и), а вектор состояния через

2 . (n) °

Вектор параметров 9 (n) и вектор состояния 2 (n) определяются следую- щими выражениями: (((а(ф;-а.-<;(n-tl);(-<„-р„(а-а));(1- f(ï-i(); (-Н(п-1) - (п Щ; (с (1 .Ц с(2,(n)

Т, (и) = Яп-1); U(n-(.};.К B. е(п-j) 1

1с(Щ г=(2,п1)

Из выражения (2) можно получить

% ln . ((и-ф — oL,.(.-<)X(n-1) X., (и-1)0(п- )+

P„1 12

+ (п-1) X В. G(n-j)+ H(n-1) (1ш)

Подставляя (1с ) в (1), имеем

b1 (аъ

)((и) с с1 + Ы. (и-1) Х(п-+ х

Ь1

"(— р;(nil u(i-il+ — в(n- !.> в.

1 Р1 11 Р

Ь1

»6 (и-j)+ H(n-1)+ f (n); (2a }

Р1

Тогда с учетом (2a) выражение (7) для 4(п) может быть записано в виде 14

IYI

6(п) A.-a.— д(,. (n-1) Х (n-I}+Z ( (2

1105863

35

Ь1 е к -Ъ - — "Р (м) Q(h-i)+ 1- — " (п-1) . Е ° р„ .Р1 jss1

Ь1

" Ь..6 (n-jl- — H(n-1)- 3(nl, (И)

3 51

С учетом обозначений для Q (n) и

2(n) выражение для 6(п.) примет вид

6()1)=0 (п)Е(Ч; 10 (Ч Q(h-1)-у(М6 (n- )2(п-1) Тогда ба T т

<")=((- )-у(в)6" ь-<)z (ä ))z<д)

Ет(h 1}Z(n)-3 (п}Ь+(-1) гт(} (Ч

= (")-3 () <+ ()-1) (11-1)У(.)

Поэтому 20

6(n)=4 (n )+ g(n) б+(р-<) Z (n-1) (n)

Изменение расстояния от вектора параметров на (n - 2)-м шаге составит

УЯ = (и) y(n) а от этой точки при изменении параметров вектора на { n - -I)-м шаге изменение составит, 2 м2.(„1) .(и 1)+@г(n) y(n)

Таким образом, при d и > «1 Я целесообразно воспользоваться для расче» та параметров формулой видим, что коррекцгя вычислительного устройства сводится к изменению величины 6 и точки отсчета параметров.

Как следует из (8), для осуществления коррекции необходимо помнить вектор состояния на предыдущем шаге

2() — 1), что и осуществляет второй блок памяти, и величину невязки на предыдущем шаге 6 (n — 1) и эначе+ ния параметров на предыдущем шаге

Я() - 1), что осуществляет блок памяти третий. Блок коррекции осуществляет расчет 8 и запись в вычислитель% ное устройство вектора 8 (п — 1), соответствующее значению 0 . Сходимость ускоряется тем больше, чем больше коррелированы два последовательных вектора состояния системы.

Блок-схема системы адаптивного управления представлена на чертеже.

Система содержит блок 1 формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров, блок 2 формирования функции чувствительности, вычислительное устройство 3, блок переменных коэффициентов 4, регулятор 5, объект 6 регулирования, блок

7 формирования вектора состояния, . первый блок памяти 8, блок 9 коррекции функции чувствительности, генератор 10 компенсирующих сигналов, второй 11 и третий 12 блоки памяти и блок 13 коррекции вычислительного устройства.

Система работает следующим образом.

40 где

Q (n-1)

В (и-1)""Q (n-2}

8=1

6=0 (S) 6 (п)

6"(и) 8=1 В=О

Q(W)=@(n-2)+ó(n) 6" (n) Z(n-1),, а при обратном знаке неравенства формулой

R(n) а(-1)+ (n) 6+(n)Z(n-1).

Вводя алгоритм в виде

9{11) = a (n-1) 4.) (п)6 (ь)2(0-1), 4(n) =4(n)+g(n)4 (n-1}2 (n-1}2()ъ), г г

1 5 (n) у(п) «6 (n-1}у(п-1}+Й (n}y(n);

О 6 (ь) j (п)М (о-1) у(-1)+62() }y(n) i

Задающее воздействие 5 подается на вход блока 2 формирования функции чувствительности — решающего устройства любого типа, формирующего в соответствии с выражением (7) оценку отклонения динамических свойств системы от заданных по полученным значениям составляющих вектора состояния, поступающих с выхода блока памяти 8. Определение вектора состояния осуществляет блок 7 по выходным сигналам регулятора 5 и объекта управления 6. Блок формирования коэффициента передачи контура коррекции параметров 1 реализует зависимость (5), обеспечивая устойчивость системы. Вычислительное устройство 3 в соответствии с зависимостью (3) определяет новые знамения параметров

oL;)fb; f а блок переменных коэффициентов 4 их реализует и вычисляет сигнал управления 0Р определяемый выражением (2), по которому регуляг г

Составитель П.Кудрявцев

Редактор К.Волощук Техред И.Асталош Корректор О.Билак

Заказ 5600/37 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 11 тор 5 формирует управляющее .воздейст вие U . Генератор 10 компенсирующих сигналов формирует сигналы, компенсирующие возмущения, и форма их

1 определяется формой возмущений. Блок коррекции функций чувствительности

9 обеспечивает устойчивость системы при наличии ограничений на управление и возмущений, действующих на регулятор, в соответствии с зависимостью (6). Блок памяти 11 запоминает предыдущий вектор состояния, а блок памяти 12 — значение оценки отклонения динамических свойств на предыду1

05863 8 щем шаге и параметры dL, я, на предыдущем шаге, по которым блок коррекции вычислительного устройства

13 определяет начальные значения вектора параметров для работы вычислительного устройства в соответствии с уравнениями (8)..

Результаты опытной проверки показывают, что предложенная система

t0 является более быстродействующей и точной, чем известная система. Ее можно реализовать на микропроцессорной технике и использовать в качестве локальных регуляторов в АСУТП.