Робастная система управления

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Техническим результатом является расширение класса объектов управления. Технический результат достигается за счет того, что в систему, содержащую объект управления, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель и второй блок суммирования, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, дополнительно введен параллельный фильтр-компенсатор, причем вход параллельного фильтра-компенсатора подключен к выходу первого блока суммирования, выход параллельного фильтра-компенсатора подключен к первому и второму входам первого умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом параллельного фильтра-компенсатора, выход второго умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом параллельного фильтра-компенсатора, выход второго блока суммирования подключен к входу объекта управления. 2 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 и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель и второй блок суммирования. 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 двумя входами первого умножителя. Выход первого умножителя поступает на первый вход второго умножителя, на второй вход второго умножителя поступает выход первого блока суммирования, во втором блоке суммирования происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя и выхода первого блока суммирования, выход второго блока суммирования подключен к объекту управления [Патент РФ № 2231818, МПК 7 G05В 13/02, 2002, Бюл. № 18, 2004].

Недостатком этой системы является неработоспособность для объектов с разницей порядков знаменателя и числителя передаточной функции большей единицы.

Задачей изобретения является расширение класса объектов управления.

Поставленная задача достигается тем, что в систему, содержащую объект управления, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель и второй блок суммирования, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, дополнительно введен параллельный фильтр-компенсатор, причем вход параллельного фильтра-компенсатора соединен с выходом первого блока суммирования, выход параллельного фильтра-компенсатора подключен к первому и второму входам первого умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом параллельного фильтра-компенсатора, во втором блоке суммирования происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя и выхода параллельного фильтра-компенсатора, выход второго блока суммирования подключен к входу объекта управления.

Вводя в систему параллельный фильтр-компенсатор, получают систему, работоспособную при разнице порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта, превышающей единицу.

На фиг.1 представлена блок-схема робастной системы; на фиг.2 - функциональная схема параллельного фильтра-компенсатора.

Робастная система содержит объект управления 1, блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, параллельный фильтр-компенсатор 4, первый умножитель 5, второй умножитель 6, второй блок суммирования 7.

у₁,...у_m - выходы объекта управления, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению:

где γ₁>0, γ₂>0 - постоянные,

g^T - числовой вектор,

у - m-мерный вектор выходных координат объекта.

Робастная система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта управления 1 одновременно 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. Сигналы с блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, где складываются. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 поступает на вход параллельного фильтра-компенсатора 4, функциональная схема которого представлена на фиг.2. В каждом блоке суммирования 8_i (i=1, 2,..., k-1, где k - разность порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта управления) происходит сложение сигналов, полученных с первого блока суммирования 3 и соответствующих сигналов, полученных с интеграторов 9_i с нужными коэффициентами. Выход каждого блока суммирования 8_i соединен с соответствующим входом каждого интегратора 9_i и с соответствующим входом блока суммирования 10. В блоке суммирования 10 происходит сложение сигналов, полученных с каждого блока суммирования 8_i и с каждого интегратора 9_i с нужными коэффициентами. С выхода блока суммирования 10 (соответствующего выходу параллельного фильтра-компенсатора 4) сигнал поступает на оба входа первого умножителя 5 и на второй вход второго умножителя 6, на первый вход которого поступает сигнал с выхода первого умножителя 5. Во втором блоке суммирования 7 происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя 6 и выхода параллельного фильтра-компенсатора 4 с нужными коэффициентами. Сигнал с выхода второго блока суммирования 7 поступает на вход объекта управления 1.

Техническим результатом является расширение класса объектов управления.

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

Робастная система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, второй умножитель, второй блок суммирования, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, отличающаяся тем, что дополнительно введен параллельный фильтр-компенсатор, причем вход параллельного фильтра-компенсатора подключен к выходу первого блока суммирования, выход параллельного фильтра-компенсатора подключен к первому и второму входам первого умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом параллельного фильтра-компенсатора, выход второго умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом параллельного фильтра-компенсатора, выход второго блока суммирования подключен к входу объекта управления, а параллельный фильтр-компенсатор состоит из параллельно соединенных типовых звеньев, каждое из которых включает последовательно подключенные блок суммирования и интегратор, причем на первый вход блока суммирования поступает сигнал со входа параллельного фильтра-компенсатора, второй вход блока суммирования соединен с выходом интегратора, выходом параллельного фильтра-компенсатора является сумма выходов всех блоков суммирования параллельного фильтра-компенсатора и интеграторов.