Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта



Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта
Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта
Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта
Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта

 


Владельцы патента RU 2471220:

Авдеева Ольга Викторовна (RU)

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к способам экстремального регулирования, и преимущественно может быть использовано для управления объектами с экстремальной характеристикой и переменными динамическими параметрами. Технический результат - повышение точности ведения технологических процессов на объектах экстремального типа различной инерционности при поддержании их рабочей точки в области экстремума в условии сильных помех. Это достигается за счет того, что стратегия управления задается в виде управляющих воздействий, определяющихся по изменениям входного и выходного сигналов экстремального объекта управления. 3 ил.

 

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к способам экстремального регулирования, и преимущественно может быть использовано для управления объектами с экстремальной характеристикой и переменными динамическими параметрами.

Известен способ поиска экстремума, основанный на формировании периодических широтно-импульсно модулированных пробных сигналов управления, период и длительность которых изменяют пропорционально производной выходного сигнала, отличающийся тем, что с целью повышения быстродействия и точности поиска амплитуду пробных сигналов управления изменяют пропорционально амплитуде выходного сигнала при поиске минимума и пропорционально разности между постоянным сигналом и выходным сигналом при поиске максимума, причем величину постоянного сигнала выбирают больше выходного сигнала. Этот метод также плохо функционирует в условиях помех [1].

Также известен способ экстремального управления объектами второго порядка с последовательно соединенными линейным звеном и нелинейным звеном с экстремальной статической характеристикой, основанный на измерении выходных координат объекта управления и формировании управляющего сигнала с оптимальным в смысле минимума функционала, заданного на выходах объекта, управлением, переводящим объект в экстремальное состояние. Измеряют выходную координату нелинейного звена, восстанавливают истинную и ложную выходные координаты линейного звена, после пробного шага определяют истинную выходную координату линейного звена, управляющий сигнал в пробном и последующих рабочих шагах формируют в функции выходной координаты линейного звена и ее экстремального значения [2]. Однако этот способ хорош только для ОУ второго прядка.

В качестве прототипа выбран способ экстремального регулирования с поддержанием рабочей точки инерционного объекта на заданном расстоянии от экстремума, заключающийся в том, что по регулируемой величине µ на выходе объекта и управляющему воздействию φ в дифференциаторах вычисляют соответствующие производные dµ/dt и dφ/dt, по которым в блоке управления рассчитывают dµ/dφ, являющуюся входом нечеткого регулятора, в котором рассчитывается степень смещения управляющего воздействия, которая, суммируясь с текущим управляющим воздействием φ, дает новое значение φi+1, сохраненное в запоминающем устройстве текущее управляющее воздействие φ подают на объект регулирования и не меняют до тех пор, пока не произойдет замыкание логического ключа, в результате чего новое значение φi+1 записывают в запоминающее устройство и передают на объект регулирования, при этом срабатывание логического ключа происходит в тот момент, когда величина производной регулируемой величины dµ/dt войдет в трубку допуска, определяемую зоной Δ, а запись нового значения управляющего воздействия в запоминающее устройство производят один раз за цикл регулирования, после чего процесс повторяют [3]. Но этот метод плохо работает в условиях сильных помех.

Техническим результатом является повышение точности ведения технологических процессов на объектах экстремального типа различной инерционности при поддержании их рабочей точки в области экстремума в условии сильных помех.

Это достигается тем, что в способе поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта, основанном на стратегии управления, задаваемой в виде управляющих воздействий, и управляющее воздействие не является постоянным, согласно предлагаемому изобретению по измеренным значениям входного и выходного сигнала рекуррентным способом вычисляют коэффициент передачи объекта k0 и изменяют управляющее воздействие, добиваясь нулевого значения коэффициента передачи.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. По регулируемой величине на выходе объекта и по его входу вычисляются коэффициенты модели объекта. По этим коэффициентам вычисляется коэффициент передачи объекта. По знаку и величине этого коэффициента можно определить расстояние рабочей точки. Исходя из этого, подбираются такие управляющие воздействия, чтобы вычисляемый коэффициент передачи был нулевой.

Например, последовательность действий заключается в следующем. Считывают входной и выходной сигналы объекта. По рекуррентному алгоритму вычисляют коэффициенты АРСС-модели объекта управления:

где y(k) - выход модели (временного ряда) в k-й момент времени; {ai(k), i=1, n} - параметры авторегрессии; {bj(k), j=1, m) - параметры скользящего среднего; s - дискретное запаздывание. По вычисленным коэффициентам рассчитывают коэффициент передачи объекта

По алгоритму поиска нуля функции изменяют входной сигнал объекта, добиваясь нулевого значения коэффициента передачи.

Использование рекуррентного алгоритма значительно повышает помехоустойчивость предлагаемого способа, обеспечивая гарантированную устойчивость и сходимость оценок АРСС-модели [4], а замена поиска экстремума поиском нуля функции обеспечивает повышение точности поиска экстремума.

Для проверки предложенного алгоритма в Simulink разработана модель системы (фиг.1). Она включает в себя инерционный объект второго порядка с экстремальной характеристикой (фиг.2) и экстремальным регулятором, в котором реализуется алгоритм рекуррентного вычисления коэффициента передачи и поиска нуля этого коэффициента. Дрейф экстремальной характеристики моделировали путем подачи на вход системы гармонического низкочастотного воздействия, к которому добавляются высокочастотные помехи.

Результаты моделирования показаны на (фиг.3). Предлагаемый способ практически компенсирует дрейф экстремума, а ошибка регулирования определяется только уровнем помех.

Для обеспечения промышленного использования возможно применение современных технических средств автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров или дискретных элементах электро- или пневмоавтоматики.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №744447, кл. G05В 13/00, 1980 г.

2. Заявка на изобретение №95110041, кл. G05В 13/00, 1997 г.

3. Патент РФ №2298821, кл. G05В 13/00, 11/00, 2007 г.

4. Изерман Р. Цифровые системы управления. - М.: Мир, 1984. - 541 с.

Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта, основанный на стратегии управления, задаваемой в виде управляющих воздействий, и управляющее воздействие не является постоянным, отличающийся тем, что по измеренным значениям входного и выходного сигнала рекуррентным способом вычисляют коэффициент передачи объекта k0, и изменяют управляющее воздействие, добиваясь нулевого значения коэффициента передачи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано как для автоматизации процесса ввода оборудования в эксплуатацию, так и в функциональном режиме в устройствах управления электрическими генераторами с целью получения требуемого значения выходных параметров, в частности, для управления возбуждением генератора с целью ослабления вредных влияний перегрузок или переходных процессов, например, при внезапном подключении, снятии или изменении нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Изобретение относится к электрическим самонастраивающимся системам управления, а именно к области адаптивных систем управления с пробным гармоническим сигналом, и предназначено для управления химическими, энергетическими, электромеханическими и другими объектами с переменными или нестационарными параметрами.

Изобретение относится к робототехнике. .

Изобретение относится к бортовым системам автоматического управления беспилотными летательными аппаратами. .

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах слежения для объектов, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины.

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию. .

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины, а измерению доступен только выходной сигнал объекта, но не его производные.

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для использования в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных величин: температуры, давления, производительности, скорости и т.д.

Изобретение относится к области автоматического регулирования

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано при автоматическом управлении нестационарными скалярными априорно неопределенными динамическими объектами циклического действия

Изобретение относится к спортивным играм в просторных помещениях и на открытом воздухе, в частности к футболу, и может быть использовано для построения систем диагностирования и управления ходом игры

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов

Изобретение относится к системам управления динамическими объектами

Изобретение относится к способу определения состояния электрического воспламенителя (14) горелки газовой турбины, а также к устройству (12) измерения и устройству (10) зажигания, посредством которых можно предотвратить неудачный старт газовой турбины из-за неработоспособных воспламенителей

Изобретение относится к области автоматизации процессов управления и мониторинга сложных радиотехнических систем и может найти применение в широкополосных помехозащищенных системах

Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами и может быть использовано для создания высокоточных систем автоматического управления движением этих объектов по заданным пространственным траекториям

Изобретение относится к способу анализа функционирования газовой турбины, а также к способу контроля функционирования газовой турбины

Изобретение относится к электронной технике и автоматике
Наверх