Робастная система управления объектом с запаздыванием

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины. Технический результат изобретения заключается в упрощении алгоритмической структуры системы управления за счет изменения алгоритма робастного управления. Система содержит два блока задания коэффициентов, блок запаздывания, три блока суммирования, четыре умножителя, объект регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины. Такими системами являются, например, системы автоматического управления летательными аппаратами, ядерными реакторами, гидромелиоративными сооружениями и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система управления /1/, содержащая объект регулирования, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, дискриминатор знака, второй блок суммирования, третий умножитель, четвертый умножитель и третий блок суммирования. Выходы объекта управления 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 и входом дискриминатора знака, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, в дискриминаторе знака выбирается знак сигнала, выход дискриминатора знака поступает на второй вход второго умножителя и на второй вход четвертого умножителя, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам второго блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому и второму входам третьего умножителя, выход которого соединен с первым входом четвертого умножителя, выход дискриминатора знака поступает на второй вход четвертого умножителя, выход которого подключен к входу третьего блока суммирования, второй и третий входы которого связаны соответственно с выходом дискриминатора знака и выходом второго умножителя, выход третьего блока суммирования подключен к объекту управления.

Недостатком этой системы является сложность конструкции, так как при построении алгоритмов системы используется дискриминатор знака.

Целью изобретения является упрощение алгоритмической структуры системы управления за счет изменения алгоритма робастного управления.

Поставленная задача достигается тем, что из системы, содержащей объект управления, выходы объекта управления соединены 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 и с входом дискриминатора знака, 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 и второму входам третьего умножителя, выход четвертого умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу дискриминатора знака, а третий вход третьего блока суммирования связан с выходом второго умножителя, исключается дискриминатор знака, причем выход первого блока суммирования подключен к входу второго умножителя, к входу четвертого умножителя и ко второму входу третьего блока суммирования; выход первого умножителя подключен к первому входу второго умножителя, на второй вход которого поступает выход с первого блока суммирования, выход второго блока суммирования соединен с первым и вторым входом третьего умножителя, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя, ко второму входу которого подключен выход первого блока суммирования.

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система содержит объект регулирования 1, первый блок задания коэффициентов 2, блок запаздывания 3, второй блок задания коэффициентов 4, первый блок суммирования 5, первый умножитель 6, второй умножитель 7, второй блок суммирования 8, третий умножитель 9, четвертый умножитель 10, третий блок суммирования 11.

y₁, . . . y_m - выходы объекта регулирования, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению: U = -γ₁g^T₁y-γ₂(g^T₁y)³-γ₃g^T₁y(g^T₂y(t-τ))², где γ₁≥0, γ₂>0, γ₃>0 - постоянные; g₁ ^T, g₂ ^T - числовые векторы; у - m-мерный вектор выходных координат объекта.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы y₁, ...y_m с выходов объекта 1 регулирования одновременно поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов и блока 3 запаздывания. Блок 2 задания коэффициентов представляет собой блок умножителей, в этом блоке происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент g_1i. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 5, где складываются. Сигналы g₁ ^Tу с выхода первого блока суммирования 5 поступают на оба входа первого умножителя 6, на второй вход второго умножителя 7, на второй вход четвертого умножителя 10 и на второй вход третьего блока суммирования 11. В первом умножителе 6 происходит умножение сигнала g₁ ^Tу с выхода первого блока суммирования 5 на этот же сигнал. Сигнал (g₁ ^Tу)² с выхода первого умножителя 6 поступает на первый вход второго умножителя 7, где умножается на сигнал g₁ ^Tу, поступающий с выхода первого блока суммирования 5. Сигнал (g₁ ^Tу)³ поступает на третий вход третьего блока суммирования 11. Сигналы с выходов блока 3 запаздывания через время τ, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы второго блока задания коэффициентов 4, где происходит умножение сигнала с i-го выхода блока 3 запаздывания на постоянный коэффициент g_2i. Сигналы с выходов блока 4 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока суммирования 8, где складываются. Сигналы g₂ ^Tу(t-τ) с выхода блока суммирования 8 поступают на оба входа второго умножителя 9. Во втором умножителе 9 происходит умножение сигнала с выхода второго блока суммирования 8 на этот же сигнал. Сигнал (g₁ ^Tу(t-τ))² с выхода третьего умножителя 9 поступает на вход четвертого умножителя 10, где умножается на сигнал g₁ ^Tу с выхода первого блока суммирования 5. С выхода четвертого умножителя сигнал g₁ ^Tу(g₁ ^Tу(t-τ))² поступает на первый вход третьего блока суммирования 11 с соответствующими коэффициентами, где суммируется с сигналом ₁ ^Tу с выхода первого блока суммирования 5 и сигналом (g₁ ^Tу)³ с выхода второго умножителя 7, поступающими соответственно на второй и третий входы третьего блока суммирования 11 с соответствующими коэффициентами. На выходе третьего блока суммирования 11 формируется суммарный сигнал U = -γ₁g^T₁y-γ₂(g^T₁y)³-γ₃g^T₁y(g^T₂y(t-τ))². Сигнал с выхода третьего блока суммирования 11 (управляющее воздействие) поступает на вход объекта регулирования 1.

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Патент РФ 2170452, кл. G 05 B 13/02, 2001 (прототип).

Формула изобретения

Робастная система управления объектом с запаздыванием, содержащая объект регулирования, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта регулирования соединены 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 входами первого умножителя, выход первого умножителя подключен к первому входу второго умножителя, выход второго умножителя соединен с третьим входом третьего блока суммирования, 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 и второму входам третьего умножителя, выход третьего умножителя соединен с первым входом четвертого умножителя, выход четвертого умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта регулирования, отличающаяся тем, что выход первого блока суммирования соединен со вторым входом второго умножителя, со вторым входом четвертого умножителя и со вторым входом третьего блока суммирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1