Самонастраивающаяся система управления для объектов с запаздыванием по управлению

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Техническим результатом является возможность стабилизации адаптивной системы при наличии объектов с запаздыванием по управлению. В адаптивную систему дополнительно введены: блок задержки на величину τ, второй сумматор, второй интегратор, третий сумматор, при этом первый вход второго сумматора подключен к выходу второго умножителя, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго интегратора, третий вход второго сумматора связан с выходом блока задержки, выход второго сумматора подключен к входу второго интегратора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора и к второму входу второго сумматора, второй вход третьего сумматора связан с выходом первого сумматора, третий вход третьего сумматора подключен к выходу второго умножителя, выход третьего сумматора соединен со вторым входом первого умножителя, вход блока задержки связан с выходом второго умножителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система стабилизации (авт. св. СССР № 1019400, кл. G05B 13/02, 1983, прототип), содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, сумматор, первый умножитель, интегратор, второй умножитель. Сигналы с выходов объекта регулирования поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке задания коэффициентов происходит умножение сигнала с каждого выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока суммирования, где складываются. Сигнал с выхода блока суммирования приходит на первый вход второго умножителя и на оба входа первого умножителя. В первом умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на этот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя поступает на вход интегратора. Сигнал с выхода интегратора поступает на второй вход второго умножителя. Во втором умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на сигнал с выхода интегратора. Сигнал с выхода второго умножителя поступает на вход объекта регулирования.

Однако недостатком этой системы в случае наличия в объекте запаздывания по управлению является неустойчивость положения равновесия.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение асимптотической устойчивости положения равновесия системы при наличии в объекте запаздывания по управлению.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в систему, содержащую блок задания коэффициентов, блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, интегратор, второй умножитель, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, введены блок задержки на величину τ, второй сумматор, второй интегратор, третий сумматор, при этом первый вход второго сумматора подключен к выходу второго умножителя, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго интегратора, третий вход второго сумматора связан с выходом блока задержки, выход второго сумматора подключен к входу второго интегратора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора и к второму входу второго сумматора, второй вход третьего сумматора связан с выходом первого сумматора, третий вход третьего сумматора подключен к выходу второго умножителя, выход третьего сумматора соединен со вторым входом первого умножителя, вход блока задержки связан с выходом второго умножителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема системы. Система содержит объект регулирования 1, первый блок задания коэффициентов 2, первый сумматор 3, первый умножитель 4, первый интегратор 5, второй умножитель 6, второй сумматор 7, второй интегратор 8, третий сумматор 9, блок задержки 10. Объект регулирования описывается уравнением

где x∈Rⁿ - вектор состояний объекта регулирования, L - матрица выхода, y₁,…,y_m - выходы объекта регулирования, u - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению

где α₀ - m-мерный вектор коэффициентов блока 2 задания коэффициентов, выбираемый из условия

α₀*α(λ) - гурвицевый квазиполином степени n-1 с положительным старшим коэффициентом (α(λ) - числитель передаточной функции объекта регулирования);

y - m-мерный вектор выходных координат объекта.

Используя критерий гиперустойчивости В.М.Попова можно показать, что реализуемый алгоритм настройки

где β>0 - число, ψ - выход дополнительного контура, динамика которого описывается уравнением

обеспечивает асимптотическую устойчивость системы.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта регулирования 1 поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов 2. В блоке задания коэффициентов 2 происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования 1 на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы блока суммирования 3. Сигнал с выхода блока суммирования 3 приходит на второй вход третьего сумматора 9, на первый вход первого умножителя 4 и на первый вход второго умножителя 6, сигнал с выхода третьего сумматора 9 подается на второй вход первого умножителя 4, сигнал с выхода первого умножителя 4 идет на вход первого интегратора 5, сигнал с выхода первого интегратора 5 идет на второй вход второго умножителя 6, сигнал с выхода второго умножителя 6 подается на первый вход второго сумматора 7, на вход блока задержки 10, на третий вход третьего сумматора 9 и на вход объекта регулирования 1, сигнал с выхода блока задержки 10 идет на третий вход второго сумматора 7, сигнал с выхода второго сумматора 7 подается на вход второго интегратора 8, сигнал с выхода второго интегратора 8 подается на первый вход третьего сумматора 9 и на второй вход второго сумматора 7.

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

Технический результат заявленного изобретения заключается в возможности стабилизации адаптивной системы при наличии объектов с запаздыванием по управлению.

Адаптивная система стабилизации при наличии объектов с запаздыванием по управлению, содержащая первый блок задания коэффициентов, первый сумматор, последовательно соединенные первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов, входы первого сумматора подключены к соответствующим выходам первого блока задания коэффициентов, выход первого умножителя подключен к входу первого интегратора, выход первого интегратора подключен ко второму входу второго умножителя, отличающаяся тем, что в систему введены второй сумматор, второй интегратор, третий сумматор, блок задержки; первый вход второго сумматора подключен к выходу второго умножителя, второй вход подключен к выходу второго интегратора, третий вход - к выходу блока задержки, выход второго сумматора связан с входом второго интегратора, выход второго интегратора соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу первого сумматора, третий вход третьего сумматора связан с выходом второго умножителя, выход третьего сумматора связан с вторым входом первого умножителя, первый вход первого умножителя и первый вход второго умножителя связаны с выходом первого сумматора, выход второго умножителя связан с первым входом второго сумматора, с третьим входом третьего сумматора, с входом блока задержки и входом объекта регулирования.