Нелинейная робастная система управления для нестационарных объектов

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах робастного управления нелинейными, нестационарными объектами, параметры которых - неизвестные изменяющиеся во времени величины. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет изменения алгоритмической структуры управления. Система содержит объект управления, блок задания коэффициентов, два блока суммирования, два умножителя и блок задания коэффициента. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Такими системами являются, например, системы автоматического управления летательными аппаратами, ядерными реакторами, гидромелиоративными сооружениями, гидротурбинами, двигателями и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система управления (А.с. СССР №1019400 А, 1983, Бюл. №19), содержащая блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к первому и второму входу первого умножителя и ко второму входу второго умножителя, выход первого умножителя через интегратор соединен с первым входом второго умножителя, выход которого подключен к входу объекта регулирования.

Недостатком этой системы является ограниченность функциональных возможностей, связанных с потерей работоспособности системы при работе с нестационарными объектами.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет изменения алгоритмической структуры управления.

Сущность изобретения заключается в том, что в систему, содержащую объект управления, блок задания коэффициентов, последовательно соединенный первый блок суммирования, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к соответствующим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, введены блок задания коэффициента и второй блок суммирования, причем выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, а второй вход подключен к выходу блока задания коэффициента, выход второго блока суммирования подключен к первому входу второго умножителя, выход которого подключен к входу объекта управления. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет работы с нелинейными, нестационарными объектами.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой нелинейной робастной системы управления для нестационарных объектов.

Система содержит объект управления 1, блок 2 задания коэффициентов, первый блок суммирования 3, первый умножитель 4, второй блок суммирования 5, блок задания коэффициента 6, второй умножитель 7, y₁,... ,y_m - выходные координаты объекта управления, U - формируемое скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению:

где γ ₁≥0, γ ₂>0, γ ₃>0 - постоянные коэффициенты;

g-m - мерный числовой вектор коэффициентов блока 2 задания коэффициентов, выбираемый в соответствии с условием гурвицевости полинома g^Tα(λ ), где α (λ ) - числитель передаточной функции;

y-m - мерный вектор выходных координат объекта управления;

g^Ty - скалярный обобщенный выход объекта управления.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта управления 1 поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей, в этом блоке происходит умножение сигнала с 1-го выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, где складываются. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 поступает на оба входа первого умножителя 4 и на первый вход второго умножителя 7. В первом умножителе 4 происходит умножение сигнала с выхода первого блока суммирования 3 на этот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя 4 поступает на первый вход второго блока суммирования 5, на второй вход этого блока поступает сигнал с выхода блока задания коэффициента 6, с выхода второго блока суммирования 5 сигнал поступает на второй вход второго умножителя 7. Во втором умножителе 7 происходит умножение сигнала с выхода первого блока суммирования 3 на сигнал с выхода второго блока суммирования 5 и таким образом формируется сигнал управляющего воздействия. Сигнал управляющего воздействия (робастный закон управления) вида U=(-γ ₁-γ ₂(g^Ty)²)g^Ty с выхода второго умножителя 7 поступает на вход объекта управления 1.

Таким образом, исключение интегратора и введение в систему управления блока суммирования и блока задания коэффициента позволяет изменить закон управления, обеспечивающий асимптотическую устойчивость при существенном упрощении системы. Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Нелинейная робастная система управления для нестационарных объектов, содержащая объект управления, выходы объекта управления подключены к входам блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому и второму входам первого умножителя и к первому входу второго умножителя, отличающаяся тем, что в систему введены второй блок суммирования и блок задания коэффициента таким образом, что выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, а второй вход соединен с выходом блока задания коэффициента, выход второго блока суммирования соединен с вторым входом второго умножителя, сигнал с выхода второго умножителя поступает на вход объекта управления.