Сигнально-адаптивная система управления для объектов с запаздыванием по состоянию

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени параметры. Технический результат заключается в устранении влияния неопределенности к управляющим воздействиям. Система содержит блок запаздывания, блок задания коэффициентов, умножители, блоки суммирования, интеграторы, блоки вычисления модуля, дискриминатор знака. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени параметры.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления /1/, содержащая объект управления, блок запаздывания, первый блок задания коэффициентов, последовательно соединенные первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы, вторые умножители, первый блок суммирования, последовательно соединенные второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя, входами каждого второго умножителя и соответствующими входами блока запаздывания, выход каждого первого умножителя связан с входом каждого блока вычисления модуля, выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора, выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя, выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого умножителя, ко второму входу третьего умножителя и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и ко второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен ко входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом первого блока суммирования, а выход подключен к входу объекта управления.

Недостаток этой системы состоит в том что, ее алгоритмы теряют работоспособность при постоянно действующем возмущении, аддитивном к управляющему воздействию.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет преодоления в ней неопределенности к управляющему воздействию.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей объект управления, блок запаздывания, блок задания коэффициентов, первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы, вторые умножители, первый блок суммирования, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя, входами каждого второго умножителя и соответствующими входами блока запаздывания, выход каждого первого умножителя связан с входом каждого блока вычисления модуля, выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора, выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя, выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого умножителя, ко второму входу третьего умножителя и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и ко второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен ко входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом первого блока суммирования, введен дискриминатор знака, выход второго блока суммирования соединен со входом дискриминатора знака и входом третьего блока суммирования, выход дискриминатора знака подключен к входу третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к входу объекта управления.

Вводя в систему дискриминатор знака, получают в системе новую функцию, которая заключается в борьбе с неопределенностью к управляющему воздействию в системе.

На чертеже (фиг. 1) представлена блок-схема предлагаемой системы управления.

Система содержит объект управления 1, блок 2 запаздывания, блок 3 задания коэффициентов, первые умножители 4i(i=1,m), блоки вычисления модуля 5i, первые интеграторы 6i, вторые умножители 7i, первый блок суммирования 8, второй блок суммирования 9, третий умножитель 10, второй интегратор 11, четвертый умножитель 12, дискриминатор знака 13, третий блок суммирования 14.

Выходы объекта управления 1 связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя 4i(i= 1,m), входами каждого второго 7i умножителя и соответствующими входами блока 2 запаздывания, выход каждого первого умножителя 4i связан с входом каждого блока вычисления модуля 5i(i=1,m), выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора 6i(i=1,m), выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя 7i(i=1,m), выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования 8, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого 4i умножителя, ко второму входу третьего умножителя 10 и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания 2 соединены с соответствующими входами блока 3 задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока 9 суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя 10, к второму входу четвертого умножителя 12, к входу дискриминатора знака 13 и четвертому входу третьего блока 14 суммирования, выход третьего умножителя 10 соединен с входом третьего интегратора 11, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя 12, выход которого подключен ко второму входу третьего блока 14 суммирования, третий вход которого связан с выходом дискриминатора знака, а выход подключен к входу объекта управления.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выхода объекта 1 управления поступают на соответствующие входы блока запаздывания 2. Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вторые входы каждого первого умножителя 4i(i=1,m). На первые входы каждого первого умножителя 4i(i=1,m) поступают соответствующие сигналы с выхода объекта управления 1. С выходов каждого первого 4i умножителя сигналы поступают на входы соответствующих блоков вычисления модуля 5i(i=1,m), где вычисляются их абсолютные значения. С выходов блоков вычисления модуля 5i сигналы поступают на входы соответствующих первых интеграторов 6i(i=1,m), где интегрируются. Сигналы с выходов каждого первого 6i(i=1,m) интегратора поступают на первые входы каждого второго умножителя 7i(i=1,m). На вторые входы вторых умножителей 7i поступают соответствующие сигналы с выходов объекта управления 1. С выходов каждого второго умножителя 7i сигналы поступают на входы первого сумматора 8, где складываются. Сигналы с выхода первого 8 сумматора поступают на второй вход третьего умножителя 10 и на первый вход третьего сумматора 14. Сигналы с выходов блока 2 запаздывания через время, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы блока 3 задания коэффициентов. Сигналы с выхода блока 3 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока 9 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода второго блока 9 суммирования поступает на первый вход третьего умножителя 10, на второй вход четвертого умножителя, на вход дискриминатора 13 знака и на четвертый вход третьего блока 14 суммирования. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 8 суммирования на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода третьего 10 умножителя поступает на вход второго интегратора 11, где интегрируется. Сигнал с выхода второго интегратора 11 поступает на первый вход четвертого умножителя 12, где происходит умножение сигнала с выхода второго интегратора 11 на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода четвертого умножителя 12 поступает на второй вход третьего блока 14 суммирования. Сигнал с выхода дискриминатора 13 знака поступает на третий вход третьего блока 14 суммирования, где складывается с сигналами, поступающими на первый вход, на второй и четвертый вход третьего блока 14 суммирования. Сигнал с выхода третьего блока 14 суммирования, являющийся сигналом управления, поступает на вход объекта управления. Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Источники информации 1. Патент РФ на изобретение N 2130636, кл. С 05 В 13/02, 1999.

Формула изобретения

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, выходы которого соединены с входами блока запаздывания, с первыми входами первых и вторыми входами вторых умножителей, выход каждого первого умножителя через последовательно соединенные соответствующие блок вычисления модуля и первый интегратор соединен с первым входом соответствующего второго умножителя, выходы вторых умножителей подключены к входам первого блока суммирования, выход которого подключен к вторым входам первых умножителей, к второму входу третьего умножителя и первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, второй блок суммирования, входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, выход второго блока суммирования подключен к первому входу третьего и второму входу четвертого умножителей, выход третьего умножителя через второй интегратор соединен с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к второму входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введен дискриминатор знака, выход второго блока суммирования соединен с входом дискриминатора знака и четвертым входом третьего блока суммирования, выход дискриминатора знака соединен с третьим входом третьего блока суммирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1