Адаптивная система управления для объектов с запаздыванием

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени параметры. Технический результат заключается в улучшении качественных характеристик адаптивной системы управления. Система содержит два блока задания коэффициентов, блок запаздывания, три блока суммирования, пять умножителей, квадратор, два интегратора. 1 ил.

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

Известна адаптивная система управления [1] , содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, блок суммирования, два умножителя, интегратор и квадратор.

Недостатком данной системы являются узкие функциональные возможности, так как система не может работать с объектами, обладающими запаздыванием.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления [2] , содержащая первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, последовательно соединенные первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, последовательно соединенные второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов, входы первого блока суммирования соединены с соответствующими выходами первого блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока запаздывания, выходы которого подключены к соответствующим входам второго блока задания коэффициентов, соединенного выходами с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к второму входу четвертого умножителя, выход первого блока суммирования соединен с вторым входом третьего умножителя, второй вход и выход третьего блока суммирования подключены соответственно к выходу второго умножителя и выходу объекта регулирования.

Недостатком этой системы является низкое качество переходного процесса.

Целью изобретения является улучшение качественных характеристик адаптивной системы управления для объектов с запаздыванием.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей объект управления, блок запаздывания, первый блок задания коэффициентов, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, второй блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и блока запаздывания, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам второго блока задания коэффициентов, входы первого блока суммирования соединены с соответствующими выходами первого блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен к первому и второму входу первого умножителя, к второму входу второго и третьего умножителя, входы второго блока суммирования соединены с соответствующими выходами второго блока задания коэффициентов, выход второго блока суммирования подключен к соответствующим входам третьего и пятого умножителей, введены четвертый умножитель и квадратор, выход третьего умножителя соединен с входом четвертого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с входом второго интегратора, выход второго интегратора соединен с входом пятого умножителя, выход пятого умножителя подключен к входу третьего блока суммирования, выход первого умножителя подключен к второму входу четвертого умножителя и к входу квадратора, выход квадратора соединен с входом второго интегратора, выход второго интегратора соединен с входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к входу третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к входу объекта управления.

Вводя в систему четвертый умножитель и квадратор, получают в системе новую функцию, которая заключается в улучшении качественных характеристик адаптивной системы управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы управления.

Система содержит объект управления 1, первый блок 2 задания коэффициентов, блок 3 запаздывания, второй блок 4 задания коэффициентов, первый блок 5 суммирования, первый умножитель 6, квадратор 7, первый интегратор 8, второй умножитель 9, второй блок суммирования 10, третий умножитель 11, четвертый умножитель 12, второй интегратор 13, пятый умножитель 14, третий блок 15 суммирования.

Выходы объекта управления 1 связаны с соответствующими входами первого блока 2 задания коэффициентов и соответствующими входами блока 3 запаздывания, выходы первого блока 2 задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока 5 суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входом первого умножителя 6, вторым входом второго умножителя 9 и вторым входом третьего умножителя 11, выход первого умножителя 6 связан с входом квадратора 7 и вторым входом четвертого умножителя 12, выход квадратора 7 подключен к входу первого интегратора 8, выход первого интегратора подключен к первому входу второго умножителя 9, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока 4 задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока 10 суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя 11 и к второму входу пятого умножителя 14, выход третьего умножителя 11 соединен с первым входом четвертого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с входом второго интегратора 13, выход которого связан с первым входом пятого умножителя 14, выход которого подключен к второму входу третьего блока 15 суммирования, первый вход которого связан с выходом второго умножителя 9, а выход подключен к входу объекта управления 1.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выхода объекта 1 управления поступают одновременно на соответствующие входы первого блока 2 задания коэффициентов и блока 3 запаздывания. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блок 5 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода блока 5 суммирования приходит на второй вход второго умножителя 9, на второй вход третьего умножителя 11 и на оба входа первого умножителя 6. В первом умножителе 6 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 5 суммирования на этот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя 6 поступает на вход квадратора 7, где происходит умножение сигнала с выхода первого умножителя 6 на тот же сигнал. Сигнал с выхода квадратора 7 поступает на вход первого интегратора 8, где интегрируется, а с выхода интегратора 8 - на второй вход второго умножителя 9. Во втором умножителе 9 происходит умножение сигнала с выхода интегратора 8 на сигнал с выхода первого блока 5 суммирования. Сигналы с выходов блока 3 запаздывания через время, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы второго блока 4 задания коэффициентов. Сигналы с выходов второго блока 4 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока 10 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода второго блока 10 суммирования поступает на второй вход пятого умножителя 14 и на первый вход третьего умножителя 11. В третьем умножителе 11 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 5 суммирования на сигнал с выхода второго блока суммирования 10. Сигнал с выхода третьего умножителя 11 поступает на первый вход четвертого умножителя 12, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого 6 умножителя. Сигнал с выхода четвертого 12 умножителя поступает на вход второго интегратора 13, где интегрируется. Сигнал с выхода второго интегратора 13 поступает на первый вход пятого умножителя 14, где происходит умножение сигнала с выхода второго интегратора 13 на сигнал с выхода второго блока суммирования 10. Сигнал с выхода пятого умножителя 14 поступает на второй вход третьего блока 15 суммирования, где складываются с сигналом, поступающим на первый вход третьего блока 15 суммирования с выхода второго умножителя 9. Сигнал с выхода третьего блока 15 суммирования (сигнал управления) поступает на вход объекта управления 1.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1578696, кл. G 05 B 13/02, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР 1105860, кл. G 05 В 13/02, 1984 (прототип).

Формула изобретения

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, третий умножитель, второй интегратор, пятый умножитель, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и блока запаздывания, входы первого блока суммирования соединены с соответствующими выходами первого блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен к обоим входам первого умножителя, к второму входу второго умножителя и к второму входу третьего умножителя, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам второго блока задания коэффициентов, соединенного выходами с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и к второму входу пятого умножителя, вход пятого умножителя соединен с выходом второго интегратора, выход пятого умножителя - с вторым входом третьего блока суммирования, первый вход третьего блока суммирования соединен с выходом второго умножителя, вход которого соединен с выходом первого интегратора, выход третьего блока суммирования соединен с входом объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введены четвертый умножитель и квадратор, вход квадратора соединен с выходом первого умножителя, выход подключен к первому интегратору, первый вход четвертого умножителя соединен с выходом третьего умножителя, второй вход - с выходом первого умножителя, выход четвертого умножителя - с входом второго интегратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1