Робастная система управления

 

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 блок задания коэффициентов, два блока суммирования, три умножителя, блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования, объект регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - 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 робастная система управления, содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, дискриминатор знака, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель. Выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, выход первого блока суммирования соединен с входом блока дискриминатора знака, с двумя входами первого умножителя и с входом блока нахождения модуля, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, на второй вход второго умножителя поступает сигнал с выхода дискриминатора знака, выход блока нахождения модуля соединен с входом блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, на второй вход третьего умножителя поступает сигнал с выхода дискриминатора знака, во втором блоке суммирования происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя, с выхода третьего умножителя и выхода дискриминатора знака, выход второго блока суммирования подключен к входу объекта регулирования /1/.

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, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, дискриминатор знака, последовательно соединенные первый и второй умножители, к первому и второму входам первого умножителя подключен выход первого блока суммирования, соответствующие входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, а выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, а также последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, исключается дискриминатор знака, причем первый вход второго умножителя соединен с выходом первого умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом второго блока суммирования, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход второго блока суммирования соединен с выходом первого блока суммирования, третий вход второго блока суммирования соединен с выходом третьего умножителя, вход которого соединен с выходом блока нелинейного степенного преобразования, вход которого соединен с выходом блока нахождения модуля, выход второго блока суммирования подключен к объекту регулирования.

Выводя из системы дискриминатор знака, получают систему с робастным управлением более простой структуры без изменения условия нормального функционирования системы при нестационарных характеристиках уравнения.

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система содержит объект регулирования 1, блок 2 задания коэффициентов, первый блок суммирования 3, первый умножитель 4, второй умножитель 5, второй блок суммирования 6, блок нахождения модуля 7, блок нелинейного степенного преобразования 8 и третий умножитель 9.

y₁, . . . , y_m - выходы объекта регулирования, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению: U = -γ₁g^T-γ₂(g^Ty)³-γ₃|g^Ty|^qg^Ty, где γ₁>0,γ₂>0,γ₃, 0≤q≤1- постоянные; g^T - числовой вектор; у - m-мерный вектор выходных координат объекта.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы у₁, . .., y_m с выходов объекта регулирования 1 поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке 2 задания коэффициентов происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта управления на постоянный коэффициент g_i. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, где складываются. Сигналы g^Tу с выхода первого блока суммирования 3 поступают на оба входа первого умножителя 4, на второй вход второго умножителя 5, на вход блока нахождения модуля 7. В первом умножителе 4 происходит умножение сигнала с выхода первого блока суммирования 3 на этот же сигнал. Сигнал (g^Tу)² с выхода первого умножителя поступает на первый вход второго умножителя 5. Сигнал g^Tу поступает на второй вход второго умножителя 5, где происходит умножение его на сигнал (g^Tу)². Полученный сигнал (g^Tу)³ поступает с выхода второго умножителя 5 на первый вход второго блока суммирования 6, на второй вход которого поступает сигнал (g^Tу) с выхода первого блока суммирования 3. Сигнал g^Ty с выхода первого блока суммирования 3 поступает на вход блока нахождения модуля 7, с выхода которого сигнал |g^Ty| поступает на вход блока нелинейного степенного преобразования 8. Сигнал |g^Ty|^q с выхода блока нелинейного степенного преобразования 8 поступает на первый вход третьего умножителя 9, где происходит его умножение на сигнал (g^Ty), поступающий на второй вход третьего умножителя 9 с выхода первого блока суммирования 3. Во втором блоке суммирования 6 происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя 5, выхода первого блока суммирования 3 и выхода третьего умножителя 9 с нужными коэффициентами. Сигнал U = -γ₁g^Ty-γ₂(g^Ty)³-γ₃|g^Ty|^qg^Ty с выхода второго блока суммирования 6 (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 2178198, кл. G 05 B 13/02, 2002 (прототип).

Формула изобретения

Робастная система управления, содержащая объект управления, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому и второму входам первого умножителя и к входу блока нахождения модуля, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта регулирования, отличающаяся тем, что выход первого блока суммирования подключен ко второму входу второго умножителя, ко второму входу третьего умножителя и ко второму входу второго блока суммирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1