Система прямого адаптивного управления

Авторы патента:

Лащев Анатолий Яковлевич (RU)

Глушич Дмитрий Витальевич (RU)

G05B13/04 - с использованием моделей или моделирующих устройств

Владельцы патента RU 2367991:

Глушич Дмитрий Витальевич (RU)
ЗАО ПРОМЭЛЕКТРОНИКА (RU)
Лащев Анатолий Яковлевич (RU)

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах адаптивного управления нестационарными объектами с чистым запаздыванием по входному воздействию. Техническим результатом является повышение устойчивости системы управления. Система прямого адаптивного управления содержит регулятор, объект управления, сумматор, блок настройки и эталонную модель. Выход эталонной модели соединен со входом блока настройки и входом регулятора. 4 ил.

Изобретение относится к области систем автоматического управления, а именно к системам адаптивного управления нестационарными устойчивыми объектами или объектами с неопределенными параметрами.

Известна адаптивная система управления, содержащая эталонную модель и последовательно соединенные регулятор, объект управления, сумматор и блок настройки, выход которого соединен с первым входом регулятора, а вход системы соединен с третьим входом блока настройки и через эталонную модель - со вторым входом сумматора [1] (прототип).

К недостаткам прототипа относится малая точность системы управления объекта высокого порядка, т.к. используемые в обратной связи производные входного сигнала определяются с большими ошибками.

С целью повышения точности адаптивной системы управления, содержащей последовательно соединенные регулятор, объект управления, сумматор и блок настройки, выход которого соединен с первым входом регулятора, а вход системы соединен с третьим входом блока настройки и через эталонную модель - со вторым входом сумматора, в ней выход эталонной модели соединен с третьим входом блока настройки и вторым входом регулятора.

На фиг.1 изображена адаптивная система управления, а на фиг.2 - система-прототип. На фиг.3 и фиг.4 - соответственно - схема системы для моделирования в ЦВМ и переходные процессы на выходах ОУ и ЭМ. На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - эталонная модель, 2 - регулятор, 3 - объект управления, 4 - сумматор, 5 - блок настройки, 6, 7 - корректирующие устройства, 8, 9 - сумматоры, на фиг.3 (обозначения, которые общеприняты в Simulink'e Matlab'a) изображена схема фиг.1, промоделированная в Simulink'e, g(t), x(t), y(t), ε(t), u(t) - сигналы соответственно задания, с выхода ОУ, с выхода ЭМ, ошибки и управления, F(t) - мультипликативная помеха, изменяющая коэффициенты ДУ ОУ произвольным образом.

Под объектом управления (ОУ) будем подразумевать так называемый обобщенный объект управления (ООУ), который при аналоговом исполнении адаптивной системы управления содержит последовательно соединенные исполнительное устройство, собственно ОУ и датчик выходной величины x(t). При цифровой реализации адаптивной системы ООУ представляет из себя последовательное соединение преобразователя «код-аналог», исполнительного устройства, ОУ, датчика x(t) и преобразователя «аналог-код».

Функционирует адаптивная система управления на фиг.1 следующим образом. На вход эталонной модели 1 поступает входной сигнал g(t) - сигнал задания для системы. Выход эталонной модели (в общем случае векторный) поступает на входы регулятора 2, блока настройки 5 и сумматора 4. Сигнал с выхода регулятора 2 поступает на вход объекта управления 3. В сумматоре 4 из сигнала y(t) вычитается сигнал x(t) и полученный сигнал ε(t) используется в блоке настройки 5 для формирования параметрического управления . Последние используются для настройки параметров (коэффициентов) регулятора 2 таким образом, чтобы ошибка ε(t) с течением времени t стремилась к нулю. В результате при ε(t)=0 выходы объекта 3 управления и эталонной модели 1 совпадут, т.е. переходные процессы совпадут. Параметрические управления Δk_i(t) формируются (синтезируются) на основе второго метода Ляпунова из условия обеспечения устойчивости и желаемого качества переходного процесса.

Как видно из фиг.3, контур адаптации 5 настраивает в регуляторе 2 пять параметров - один в прямой цепи прохождения сигнала g(t) и четыре в цепи обратной связи.

Переходные процессы на выходах объекта управления 2 и эталонной модели 1 не совпадают: на выходе объекта управления 2 они значительно затянуты, т.к. контурами настройки в виде параметрической обратной связи охватывается звено чистого запаздывания h больше 0. Из [1] известно, что при управлении объектами с чистым запаздыванием по входу нельзя в обратных связях устанавливать большие коэффициенты усиления. Предложенная адаптивная система управления содержит только параметрическую обратную связь (через контура настройки параметров Δk_i(t)) и не содержит координатной отрицательной обратной связи, т.к. в выражениях Δk_i(t) содержится не x_i(t) в качестве сомножителя, a y_i(t). Использование y_i(t) вместо x_i(t) с одной стороны делает основной контур управления содержащим регулятор 2 и объект управления 3, разомкнутым по x(t) и поэтому синтезированная система пригодна только для управления устойчивыми объектами управления 3. В промышленности большое множество объектов управления, которые устойчивы в разомкнутом состоянии. Но ввиду того что обратная связь параметрическая существует, но без координатной обратной связи, адаптивная система обладает повышенным запасом устойчивости, т.к. значение чистого запаздывания h по входу в объекте управления 3 третьего порядка может меняться от 0 до 100 при постоянных коэффициентах усиления λ_i в контурах настройки параметров регулятора 2. Важным преимуществом предложенной системы является то, что отпадает необходимость в установке реальных дифференцирующих устройств, т.к. в технике не существует идеальных дифференциаторов. Устранен тем самым и эффект подчеркивания высокочастотных помех, присутствующих обычно на выходе объекта управления 3. Как видно из фиг.3, производные y⁽ⁱ⁾(t) для формирования Δk_i(t) берутся с выходов эталонной модели 1, на которую помехи не поступают.

Изобретение обладает изобретательским уровнем, который подтверждается отличительной частью формулы изобретения - в системе выход эталонной модели соединен с третьим входом блока настройки и вторым входом регулятора. Из сопоставления фиг.1 и фиг.3 ясно, что связи между блоками фиг.1 векторные.

В заключение необходимо отметить, что преимущества изобретения наиболее ощутимы по сравнению с прототипом, когда объект управления с запаздыванием по входу и порядок уравнения объекта управления n высок (n>2), т.к. y⁽ⁱ⁾(t), используемые в законах настройки Δk_i(t), определяются в эталонной модели точно независимо от их порядка, а кроме того, регулятор 2 не содержит координатной обратной связи по y(t).

Литература

1. Справочник по теории автоматического управления. Под. Ред. А.А.Красовского. - М: Наука, 1987. - 712 с стр.489 (рис 10.4.5).

Система прямого адаптивного управления нестационарным объектом с чистым запаздыванием по входу, содержащая последовательно соединенные регулятор, объект управления, сумматор и блок настройки, выход которого соединен с первым входом регулятора, а вход системы соединен с третьим входом блока настройки и через эталонную модель - со вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что выход эталонной модели соединен с третьим входом блока настройки и вторым входом регулятора.

Изобретение относится к компьютерной системе, основанной на программном обеспечении предсказательной модели одиночной скважины (SWPM). .

Способ фрагментального управления и идентификации канала регулирования состояния объекта в действующей системе // 2327197

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для определения коэффициента передачи объекта по исследуемому каналу регулирования состояния циклического и непрерывного технологического объекта.

Способ идентификации сопряженных каналов регулирования распределенных объектов // 2326422

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для идентификации сопряженных каналов регулирования циклических и непрерывных распределенных объектов с неразделимыми проявлениями эффектов нескольких физических явлений.

Способ идентификации объектов в действующих системах // 2325683

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для экспериментального построения математических моделей каналов регулирования циклических и непрерывных технологических объектов в системах управления.

Интегрированная система автоматического координированного управления объектом // 2297659

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для управления технологическими процессами в различных областях промышленности, в том числе газовой промышленности.

Способ применения нелинейной динамики для контроля работоспособности газофазного реактора, предназначенного для получения полиэтилена // 2289836

Способ автоматической адаптивной частотной коррекции (варианты) // 2284648

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении устройств автоматического управления формой спектра сигнала, например, для автоматической регулировки тембра звука в аудиоаппаратуре при помощи эквалайзера.

Способ идентификации действующих объектов в системах управления // 2277259

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения математических моделей каналов регулирования действующих, циклических и непрерывных технологических нелинейных объектов, обладающих свойствами самоорганизации и систем управления с пониженной устойчивостью.

Нелинейная адаптивная система автоматического управления // 2267147

Изобретение относится к адаптивным системам автоматического управления объектами с неизвестным математическим описанием и произвольными возмущающими воздействиями при наличии в задании системе управления нелинейных ограничений в форме равенств и неравенств на управляемые переменные, управляющие воздействия и траектории перехода объекта управления в требуемое состояние.

Адаптивная система управления с двухэтапным идентификатором и неявной эталонной моделью // 2258951

Способ управления процессом получения уксусной кислоты // 2392262

Изобретение относится к усовершенствованному способу регулирования процессом карбонилирования для получения уксусной кислоты, который включает в себя импульсное испарение выводимого из реактора потока для получения верхнего погона; дальнейшую очистку верхнего погона путем дистилляции с получением уксусной кислоты при нормальных рабочих условиях; текущего контроля скорости образования уксусной кислоты путем регулирования, по меньшей мере, одного независимого переменного технологического параметра; текущего контроля скорости образования уксусной кислоты путем регулирования, по меньшей мере, одного зависимого переменного параметра; снижение скорости образования уксусной кислоты в ответ на изменение состояния процесса или состояния технологического оборудования; управление процессом при уменьшенной скорости образования уксусной кислоты путем регулирования, по меньшей мере, одного из независимых и/или зависимых переменных параметров в то время как система технологического оборудования возвращается к исходному состоянию нормального рабочего процесса до упомянутого изменения; повышение скорости образования уксусной кислоты после упомянутого изменения режима до тех пор, пока система не возвратится в исходное состояние нормального рабочего процесса путем управления, по меньшей мере, одним из независимых и/или зависимых параметров, где нелинейное многовариантное регулирование основано на модели процесса

Способ и устройство для управления процессом разделения материала // 2424546

Моделирующий комплекс для проверки системы управления беспилотного летательного аппарата // 2432592

Изобретение относится к средствам моделирования систем управления беспилотных летательных аппаратов

Способ идентификации влияния технологических изменений во времени входных величин управления на динамические характеристики канала регулирования объекта с переменной структурой // 2450302

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию

Способ выработки управляющего воздействия для промышленного объекта управления // 2450303

Изобретение относится к области управления промышленными объектами управления (ПОУ) с изменяющимися технологическими параметрами

Способ активно-пассивной идентификации объектов со сменой действующих систем управления объектами // 2459227

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию

Система идентификации объектов управления // 2486563

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах автоматического управления динамическими нестационарными объектами, математические модели которых содержат переменные операторы и/или параметры

Управление реактором газофазной полимеризации // 2507556

Изобретение относится к способу управления реактором полимеризации в псевдоожиженном слое при получении полимера. Способ включает определение отношения производительности реактора по полимеру к давлению в реакторе, задание производительности реактора по полимеру, каковая производительность на основании указанного отношения по шагу соответствует желаемому давлению в реакторе, и корректировка скоростей подачи мономеров в реактор в соответствии с указанной заданной производительностью. Изобретение обеспечивает простое и эффективное управление реактором и позволяет достичь максимальной производительности реактора. 2 н. и 8 з. п. ф-лы, 1 ил.

Способ и система оптимизации технологического процесса для электростанции // 2533054

Изобретение относится к системе и способу для оптимизации технологического процесса для электростанции, в частности к оптимизации планирования нагрузки в электростанции посредством использования адаптивных ограничений. Технический результат - возможность минимизировать время генерирования электроэнергии. Способ и соответствующая система включают в себя детектирование события, указывающего необходимость адаптации одного или более ограничений целевой функции, используемой при планировании нагрузки. При таком детектировании целевая функция анализируется для определения адаптивных значений ограничений для одного или более ограничений для оптимального решения целевой функции. Эти адаптивные значения ограничений используются для решения целевой функции, и решение целевой функции с одним или более адаптированными значениями ограничений используется для того, чтобы управлять одним или более блоками генерирования электроэнергии электростанции. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ регулирования // 2552891

Изобретение относится к способу автоматического регулирования системы, в частности к устройству регулирования напряжения статора в генераторе переменного тока. Технический результат - снижение возмущения состояния системы, приближая реальное состояние к идеальному состоянию, обеспечивая стабильность системы. Согласно заявленному способу производят измерение множества параметрических характеристик системы, и в котором по меньшей мере один параметр управления используется как функция измеренных параметров; выбирают номинальную рабочую точку системы; определяют номинальную модель, описывающую систему в этой номинальной рабочей точке; определяют набор характеристических моделей возможных отклонений от номинальной модели; параметризуют отклонение от номинальной модели системы посредством разложения по всем отклонениям моделей из набора моделей, представляющих возможные изменения, от номинальной модели; минимизируют заданный критерий оптимизации путем изменения по меньшей мере одного из полученных ранее параметров отклонения от номинальной модели системы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.