Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов



Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов
Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов

 


Владельцы патента RU 2475798:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к системам управления динамическими объектами. Технический результат заключается в обеспечении диссипативной устойчивости рассматриваемой системы для неустойчивых объектов с непериодическими внешними и параметрическими возмущениями. Он достигается тем, что предложена комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов, содержащая блок задания коэффициентов, первый, второй и третий блоки суммирования, параллельный фильтр-компенсатор, первый и второй умножители, блок задержки, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к входу параллельного фильтра компенсатора, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, при этом выход первого умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования и к первому входу третьего блока суммирования, выход второго блока суммирования соединен со вторым входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, выход которого подключен ко второму входу второго блока суммирования, к первому входу второго умножителя подключен выход третьего блока суммирования, выход второго умножителя соединен с входом объекта регулирования. 2 ил.

 

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами в периодических режимах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами (патент РФ №2441266, Официальный бюл. «Изобретения и полезные модели». - 2012, №3, - прототип), содержащая блок задания коэффициентов, первый, второй и третий блоки суммирования, параллельный фильтр-компенсатор, первый и второй умножители, блок задержки, интегратор, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к входу параллельного фильтра компенсатора, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу интегратора и к первому входу второго блока суммирования, второй вход второго блока суммирования соединен с выходом блока задержки, выход второго блока суммирования соединен с входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, второй вход третьего блока суммирования соединен с выходом интегратора, выход третьего блока суммирования соединен с первым входом второго умножителя, вход объекта управления подключен к выходу второго умножителя.

Однако недостатком данной системы является потеря работоспособности в случае присутствия в нестационарном объекте управления параметров, являющихся непериодическими функциями времени.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение класса динамических объектов, в частности обеспечение диссипативной устойчивости рассматриваемой системы для неустойчивых объектов с непериодическими внешними и параметрическими возмущениями и разницей порядков числителя и знаменателя передаточной функции, превышающей единицу.

Решение поставленной задачи достигается тем, что из системы, содержащей блок задания коэффициентов, первый, второй и третий блоки суммирования, параллельный фильтр-компенсатор, первый и второй умножители, блок задержки, интегратор, объект регулирования, согласно изобретению исключается интегратор, при этом выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого подключены к входам первого блока суммирования, выход первого блока суммирования соединен с входом параллельного фильтра-компенсатора, первый и второй входы первого умножителя, а также второй вход второго умножителя соединены с выходом параллельного фильтра-компенсатора, выход первого умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования и к первому входу третьего блока суммирования, выход второго блока суммирования соединен со вторым входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, выход которого подключен ко второму входу второго блока суммирования, к первому входу второго умножителя подключен выход третьего блока суммирования, выход второго умножителя соединен с входом объекта регулирования.

Исключение из системы интегратора позволяет построить систему, во-первых, более простой структуры в сравнении с прототипом и, во-вторых, работоспособную при наличии непериодических внешних и параметрических возмущений.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема системы управления; на фиг.2 - блок-схема параллельного фильтра-компенсатора. Система содержит: объект регулирования 1, блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, параллельный фильтр-компенсатор 4, первый умножитель 5, второй блок суммирования 6, блок задержки 7, третий блок суммирования 8, второй умножитель 9, y1, …, ym - выходы объекта регулирования, u - скалярное управляющее воздействие.

Объект регулирования описывается уравнениями

где x(t) - n-мерный вектор состояний объекта регулирования;

A(t+Т) - нестационарная матрица состояния с периодически изменяющимися параметрами;

Т - период изменения параметров матрицы состояния;

b(t) - нестационарный вектор управления;

f(t) - вектор внешних постоянно действующих возмущений, удовлетворяющий условию

; ;

y(t) - m-мерный вектор выходных координат объекта регулирования;

* - символ транспонирования;

L - матрица выхода;

u(t) - скалярное управляющее воздействие;

α0 - m-мерный вектор коэффициентов блока задания коэффициентов 2, удовлетворяющий условию: полином степени n-1 α0*α(λ) - устойчивый с положительным старшим коэффициентом, где α(λ) - числитель передаточной функции объекта регулирования.

Пользуясь критерием гиперустойчивости В.М.Попова, можно показать, что контур управления, реализуемый комбинированным способом в виде

где χпер(t) - настраиваемый коэффициент контура управления;

χроб(t) - робастная часть алгоритма (2);

γ0, γ1 - некоторые постоянные положительные величины;

обеспечивает диссипативную устойчивость системы.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта регулирования 1 поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов 2, внутри которого происходит умножение i-го входного сигнала на постоянный заданный коэффициент. Сигналы с выхода блока задания коэффициентов 2 идут на входы первого блока суммирования 3, где складываются. Выходной сигнал первого блока суммирования 3 поступает на вход параллельного фильтра-компенсатора 4 с функциональной схемой, соответствующей фиг.2. В каждом из блоков суммирования 10 (j=1, 2…k-1, где k - разность порядков числителя и знаменателя передаточной функции объекта регулирования 1) происходит сложение сигнала, поступающего с выхода первого блока суммирования 3 и соответствующих сигналов, полученных с выходов интеграторов 11j. Сигнал с выхода каждого блока суммирования 10j поступает на вход соответствующего интегратора 11j и на соответствующий вход блока суммирования 12. В блоке суммирования 12, формирующем выход параллельного фильтра-компенсатора 4, происходит сложение выходных сигналов каждого интегратора 11j и каждого блока суммирования 10j. Сигнал с выхода блока суммирования 12 поступает на оба входа первого умножителя 5 и на второй вход второго умножителя 9. Выходной сигнал первого умножителя 5 идет на первый вход третьего блока суммирования 8 и на первый вход второго блока суммирования 6, сигнал с выхода которого подается на вход блока задержки 7 и на второй вход третьего блока суммирования 8. Сигнал с выхода третьего блока суммирования 8 идет на первый вход второго умножителя 9, выходной сигнал которого подается на вход объекта регулирования 1.

Технический результат заключается в обеспечении диссипативной устойчивости системы управления циклического действия при непериодических внешних и параметрических возмущениях, а также разнице порядков числителя и знаменателя передаточной функции объекта регулирования, превышающей единицу.

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

Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов, содержащая блок задания коэффициентов, первый, второй и третий блоки суммирования, параллельный фильтр-компенсатор, первый и второй умножители, блок задержки, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к входу параллельного фильтра компенсатора, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, отличающаяся тем, что из системы исключается интегратор, при этом выход первого умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования и к первому входу третьего блока суммирования, выход второго блока суммирования соединен со вторым входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, выход которого подключен ко второму входу второго блока суммирования, к первому входу второго умножителя подключен выход третьего блока суммирования, выход второго умножителя соединен с входом объекта регулирования.



 

Похожие патенты:

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

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

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 робототехнике и может быть использовано для создания электроприводов роботов. .

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания электроприводов роботов. .

Изобретение относится к вычислительной технике. .

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 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

Изобретение относится к области способов оценки в технике регулирования

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности системы при сохранении модульного оптимума при любых значениях ошибки системы. Для этого предложена система автоматического регулирования, которая содержит объект регулирования, первое устройство сравнения, входы которого соединены с источником входного сигнала и выходом объекта регулирования, и устройство суммирования, первый вход которого через устройство выделения модуля и первый усилитель соединен с выходом первого устройства сравнения, второй вход соединен с устройством задания постоянного коэффициента передачи, а выход соединен с первым входом первого множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, выход первого множительного устройства соединен с плюсовым входом второго устройства сравнения, выход которого соединен с входом объекта регулирования. При этом минусовой вход второго устройства сравнения через второй усилитель соединен с выходом второго множительного устройства, первый вход которого соединен через дифференциатор с выходом объекта регулирования, а второй вход соединен через устройство извлечения корня с выходом устройства суммирования. 1 ил.

Изобретение относится к области автоматического управления. Технический результат - повышение устойчивости работы системы управления. Он достигается тем, что в адаптивную систему терминального управления дополнительно введены последовательно соединенные второй блок преобразования от функции состояния системы, второй блок вычисления фундаментальной матрицы системы, второй матричный умножитель, векторный сумматор, выходом соединенный с исполнительными органами, а вторым входом - с выходом накапливающего сумматора, вход второго блока преобразования в частную производную от функции состояния системы соединен с выходом блока модели свободного движения объекта управления, входом первого блока преобразования в частную производную от функции состояния системы и входом блока преобразования в частную производную от целевой функции и последовательно соединенные блок матрицы весовых коэффициентов терминального члена оптимизируемого функционала и третий матричный умножитель, причем выход третьего матричного умножителя соединен со вторым входом второго матричного умножителя, блока вектора коэффициентов конечного состояния объекта управления, выходом соединенного со вторым входом третьего матричного умножителя, а также запоминающего элемента, ключа и блока запуска, выход которого соединен со вторым управляющим входом ключа и вторым скалярным входом дискретного фильтра Калмана, первый вход ключа соединен с выходом запоминающего элемента, а выход - со скалярным входом блока модели свободного движения объекта управления и скалярным входом накапливающего сумматора. 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к интеллектуальным контроллерам, использующим принцип обучения с подкреплением и нечеткую логику, и может быть использовано для создания систем управления объектами, работающими в недетерминированной среде. Техническим результатом является повышение адаптационных свойств системы управления. Устройство содержит объект управления, блок коэффициента эффективности, блок правил самообучения управляющей нейросети, блок истории работы системы, управляющую нейросеть, блок фаззификации, блок нечеткого вывода, блок дефаззификации. 5 ил., 1 табл.

Устройство относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами и объектами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике. Технический результат - повышение точности управления в системах стабилизации с предлагаемым устройством в условиях действия как сигнальных, так и параметрических возмущающих воздействий на объект. Устройство содержит сумматор, интегратор и усилитель. Устройство автоматически устраняет статическую ошибку при его использовании в системах стабилизации динамических объектов путем масштабирования задающего воздействия. Пример конкретного выполнения регулятора реализован на пневматических элементах УСЭППА. 4 ил.

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, а не его производные. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости и хорошего качества работы системы управления при действии на астатический объект с запаздыванием по управлению аддитивного, незатухающего, ограниченного по модулю возмущения. Для этого система содержит объект регулирования, задатчик, три интегратора, пять сумматоров, один блок задания коэффициентов, два умножителя. 3 ил.
Наверх