Адаптивная система для объектов с запаздываниями по состоянию и управлению

 

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 изобретения заключается в расширении функциональных возможностей адаптивной системы управления за счет введения запаздывания по управлению. Система содержит два блока задания коэффициентов, первый блок запаздывания, четыре блока суммирования, четыре умножителя, два интегратора, а также блок дополнительной задержки с двумя выходами, содержащий второй блок запаздывания, сумматор, два умножителя, два интегратора. 2 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 величины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления (а.с. СССР 1105860, G 05 B 13/02, 1984 - прототип), содержащая первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, объект регулирования, выходы которого связаны с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входом первого умножителя, с вторым входом второго умножителя, с вторым входом третьего умножителя, выход первого умножителя связан с входом первого интегратора, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к второму входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом второго умножителя, а выход подключен ко входу объекта регулирования.

Недостатком этой системы является то, что она не может работать с объектами, обладающими запаздыванием по управлению.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей первый блок задания коэффициентов, первый блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, объект управления, выходы которого связаны с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами первого блока запаздывания.

Выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, выход первого умножителя связан с входом первого интегратора, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выходы первого блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя.

Выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к второму входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом второго умножителя, введены четвертый блок суммирования и блок дополнительной задержки, первый вход четвертого блока суммирования соединен с выходом первого блока суммирования, второй вход четвертого блока суммирования соединен с выходом третьего блока суммирования, третий вход соединен с выходом блока дополнительной задержки.

Выход четвертого блока суммирования соединен с первым входом первого умножителя, первым входом блока дополнительной задержки и вторым входом третьего умножителя, выход блока дополнительной задержки соединен с третьим входом третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен с вторым входом блока дополнительной задержки и с входом объекта управления.

Вводя в систему четвертый блок суммирования и блок дополнительной задержки, получают новую функцию, которая заключается в том, что теперь система может работать с объектами с запаздыванием по управлению, что обеспечивает условие нормального функционирования объекта управления.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой адаптивной системы управления; на фиг.2 - схема блока дополнительной задержки.

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

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта управления 1 поступают одновременно на соответствующие входы первого блока задания коэффициентов 2 и первого блока запаздывания 3. Блок 2 задания коэффициентов представляет собой блок умножителей, в этом блоке происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта управления 1 на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока 5 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода первого блока 5 суммирования приходит на второй вход первого умножителя 6, второй вход второго умножителя 8 и на первый вход четвертого блока суммирования 14. Сигнал с выхода четвертого блока суммирования 14 поступает на первый вход первого умножителя 6, второй вход третьего умножителя 10 и на первый вход блока дополнительной задержки 15. Функциональная схема блока 15 дополнительной задержки представлена на фиг.2. В первом умножителе 6 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 5 суммирования на сигнал с выхода четвертого блока 14 суммирования. Сигнал с выхода первого умножителя 6 поступает на вход первого интегратора 7, где интегрируется. Сигнал с выхода первого интегратора 7 поступает на первый вход второго умножителя 8. Во втором умножителе 8 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 5 суммирования на сигнал с выхода первого интегратора 7. Сигнал с выхода второго умножителя 8 поступает на первый вход третьего блока суммирования 13. Сигналы с выходов первого блока 3 запаздывания, через время, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы второго блока 4 задания коэффициентов, где происходит умножение сигнала с i-го выхода первого блока 3 запаздывания на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов второго блока 4 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока 9 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода второго блока 9 суммирования поступает на второй вход четвертого умножителя 12 и на первый вход третьего умножителя 10. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигнала с выхода четвертого блока 14 суммирования на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода третьего умножителя 10 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 13 суммирования. Сигнал с выхода третьего блока 13 суммирования поступает на второй вход четвертого 14 блока суммирования, на вход второго блока 16 запаздывания (соответствующий второму входу блока 15 дополнительной задержки) и на второй вход пятого блока 17 суммирования, где складывается с сигналом, поступившим с выхода второго блока 16 запаздывания и с сигналом с выхода третьего интегратора 18. Сигнал с выхода пятого блока 17 суммирования поступает на третий интегратор 18, где интегрируется. Сигнал с выхода третьего интегратора 18 поступает на второй вход пятого блока 19 умножения, на второй вход шестого блока 21 умножения и на третий вход четвертого блока 14 суммирования. На первый вход шестого блока 21 умножения поступает сигнал с выхода четвертого блока 14 суммирования. Сигнал с выхода шестого блока 21 умножения поступает на вход четвертого 20 интегратора, где интегрируется. Сигнал с выхода четвертого 20 интегратора поступает на первый вход пятого блока 19 умножения. Сигнал с выхода пятого блока 19 умножения поступает на третий вход третьего 13 блока суммирования. Сигнал с выхода третьего 13 блока суммирования (сигнал управления) поступает на вход объекта управления 1.

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

Формула изобретения

Адаптивная система управления, содержащая первый блок задания коэффициентов, первый блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, объект управления, выходы которого связаны с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами первого блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, выход первого умножителя связан с входом первого интегратора, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выходы первого блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к второму входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом второго умножителя, а выход подключен ко входу объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введены четвертый блок суммирования и блок дополнительной задержки, содержащий второй блок запаздывания, пятый блок суммирования, третий интегратор, пятый умножитель, четвертый интегратор, шестой умножитель, первый вход четвертого блока суммирования соединен с выходом первого блока суммирования, второй вход четвертого блока суммирования соединен с выходом третьего блока суммирования, третий вход соединен с выходом блока дополнительной задержки, соответствующим выходу третьего интегратора, выход четвертого блока суммирования соединен с первым входом первого умножителя, первым входом блока дополнительной задержки и вторым входом третьего умножителя, выход блока дополнительной задержки, соответствующий выходу пятого умножителя, соединен с третьим входом третьего блока суммирования, сигнал с выхода третьего блока суммирования поступает на вход второго блока запаздывания, соответствующий второму входу блока дополнительной задержки, и на второй вход пятого блока суммирования, где складывается с сигналом, поступившим с выхода второго блока запаздывания, и с сигналом с выхода третьего интегратора, сигнал с выхода пятого блока суммирования поступает на третий интегратор, сигнал с выхода третьего интегратора поступает на второй вход пятого умножителя, на второй вход шестого умножителя и на третий вход четвертого блока суммирования, на первый вход шестого умножителя поступает сигнал с выхода четвертого блока суммирования, сигнал с выхода шестого умножителя поступает на вход четвертого интегратора, сигнал с выхода четвертого интегратора поступает на первый вход пятого умножителя, сигнал с выхода пятого умножителя поступает на третий вход третьего блока суммирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2