Адаптивная система управления для априорно неопределенных объектов с самонастройкой динамического корректора

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при построении адаптивных систем управления априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы, т.е. обеспечение асимптотической устойчивости при управлении априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в систему, содержащую блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель и объект регулирования, дополнительно вводятся последовательный динамический корректор и функциональный блок, также из системы исключаются блок задания коэффициентов и блок суммирования, при этом выход объекта регулирования соединен с первым и вторым входами первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом функционального блока и первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу последовательного динамического корректора, ко второму входу которого подключен выход функционального блока, выход последовательного динамического корректора соединен с входом объекта регулирования. 3 ил.

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при построении адаптивных систем управления априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система управления (А.с. 1019400 СССР, Бюллетень открытий и изобретений. - 1983, №19, прототип), содержащая блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования соединен с первым и вторым входом первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к входу объекта регулирования.

Однако недостатком данной системы является потеря работоспособности в случае управления априорно неопределенными линейными динамическими объектами, относительный порядок передаточной функции которых превышает единицу.

Технической задачей, на решение которой направленно заявленное изобретение, является расширение функциональных возможностей системы, т.е. обеспечение асимптотической устойчивости при управлении априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в систему, содержащую блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель и объект регулирования, дополнительно вводятся последовательный динамический корректор и функциональный блок, также из системы исключаются блок задания коэффициентов и блок суммирования, при этом выход объекта регулирования соединен с первым и вторым входами первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом функционального блока и первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу последовательного динамического корректора, ко второму входу которого подключен выход функционального блока, выход последовательного динамического корректора соединен с входом объекта регулирования.

За счет введения последовательного динамического корректора и функционального блока обеспечивается асимптотическая устойчивость адаптивной системы в случае управления априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, превышающим единицу.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема системы управления; на фиг.2 изображена блок-схема функционального блока; фиг.3 иллюстрирует блок-схему последовательного динамического корректора. Система содержит: объект регулирования 1, первый умножитель 2, интегратор 3, второй умножитель 4, функциональный блок 5, последовательный динамический корректор 6, y - выходной сигнал объекта регулирования, χ - сигнал настройки адаптивного регулятора, χ ¯ - сигнал настраиваемого коэффициента динамического корректора, u - сигнал управления, u ¯ - выходной сигнал последовательного динамического корректора.

Объект регулирования (OP) имеет относительный порядок ρ=(n-m)>1 и описывается с помощью передаточной функции

W O P ( s ) = α ( s ) β ( s ) = α 0 s m + α 1 s m 1 + + α m 1 s + α m s n + β 1 s n 1 + + β n 1 s + β n , ( 1 )

где s - комплексная переменная;

α(s) - гурвицев полином степени m;

β(s) - полином степени n с произвольным расположением корней;

αjj(ξ), βii(ξ) (j=0, 1, …, m; i=1, 2, …, n) - постоянные числа;

ξ - набор неизвестных параметров, принадлежащих некоторому известному множеству Ξ.

Последовательный динамический корректор (ПДК) состоит из k (k=ρ-1=(n-m)-1) последовательно соединенных быстродействующих упругих звеньев, каждое из которых описывается дифференциальным уравнением

d y ˜ ( t ) d t + χ ˜ ( t ) y ˜ ( t ) = χ ˜ ( t ) [ T d u ( t ) d t + u ( t ) ] , ( 2 )

где u(t), y ˜ ( t ) - соответственно входной и выходной сигналы упругого звена;

T>0 - постоянная времени;

χ ˜ ( t ) - параметр, настаиваемый в соответствии с алгоритмом

χ ˜ ( t ) = ψ 0 + ψ 1 | χ ( t ) | , ( 3 )

где ψ0, ψ1>1 - некоторые числа;

χ(t) - настраиваемый коэффициент адаптивного регулятора, заданного соотношением

u ( t ) = χ ( t ) y ( t ) , ( 4 )

где y(t) - скалярный выход OP (1).

С помощью критерия гиперустойчивости В.М.Попова можно показать, что реализация алгоритма настройки адаптивного регулятора (4) в виде

d χ ( t ) d t = h 0 y 2 ( t ) , ( 5 )

где h0>0 - число; обеспечит асимптотическую устойчивость рассматриваемой системы управления.

Система функционирует следующим образом.

Скалярный сигнал y с выхода OP 1 подается на оба входа первого умножителя 2 и на второй вход второго умножителя 4, выходной сигнал первого умножителя 2 с соответствующим коэффициентом идет на вход и интегратора 3, выходной сигнал которого (χ) одновременно поступает на первый вход второго умножителя 4 и на вход функционального блока (ФБ) 5, сигнал и с выхода второго умножителя 4 идет на первый вход ПДК 6, на второй вход которого подается сигнал χ ˜ с выхода ФБ 5. Входной сигнал χ ФБ 5 (структурная схема представлена на фиг.2) поступает на вход блока выделения модуля 7, сигнал с выхода которого с соответствующим коэффициентом идет на первый вход блока суммирования 8, на второй вход блока суммирования 8 подается постоянный сигнал с выхода задающего блока 9, сигнал χ ˜ с выхода блока суммирования 8 поступает на выход ФБ 5.

Сигнал u с первого входа ПДК 6 (структурная схема представлена на фиг.3) идет на первый вход блока суммирования 101, сигнал χ ˜ со второго входа ПДК 6 одновременно подается на вторые входы умножителей 11h (h=1, 2, …, k), на первые входы которых поступает сигнал с выхода блоков суммирования 10h, выходные сигналы умножителей 11h одновременно поступают на входы интеграторов 12h и с соответствующими коэффициентами на вторые входы блоков суммирования 13h, выходные сигналы интеграторов 12h поступают на первые входы блоков суммирования 13h и на вторые входы блоков суммирования 10h, сигналы с выходов блоков суммирования 13r (r=1, 2, …, k-1) поступают на первые входы блоков суммирования 10f (f=2, 3, …, k), выходной сигнал блока суммирования 13k подается на выход ПДК 6, сигнал u ¯ с выхода ПДК 6 поступает на вход OP 1.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, а именно - в обеспечении асимптотической устойчивости при управлении априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы.

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

Адаптивная система управления для априорно неопределенных объектов с самонастройкой динамического корректора, содержащая первый умножитель, интегратор, второй умножитель и объект регулирования, отличающаяся тем, что дополнительно введены последовательный динамический корректор и функциональный блок, при этом выход объекта регулирования соединен с первым и вторым входами первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом функционального блока и первым входом второго умножителя, выход второго умножителя подключен к первому входу динамического корректора, вход функционального блока подключен к входу блока выделения модуля, выход которого соединен с первым вход блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу задающего блока, выход блока суммирования соединен с вторым входом динамического корректора, первый вход динамического корректора подключен к первому входу блока суммирования, второй вход динамического корректора соединен со вторыми входами умножителей, первые входы которых подключены к выходам блоков суммирования (кроме последнего), выходы умножителей одновременно соединены с входами интеграторов и вторыми входами последующих блоков суммирования, выходы интеграторов подключены к вторым входам предыдущих блоков суммирования и к первым входам последующих блоков суммирования, выходы которых соединены с первыми входами блоков суммирования, выход последнего блока суммирования соответствует выходу динамического корректора, который соединен с входом объекта регулирования.



 

Похожие патенты:

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.
Изобретение относится к способу построения автоматизированной системы на основе виртуальных рабочих мест, способных динамически конфигурироваться на любом числе узлов локальной сети, объединяющей вычислительные машины комплекса технических средств автоматизированной системы.

Изобретение относится к области способов оценки в технике регулирования. .

Изобретение относится к электронной технике и автоматике. .

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

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

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 системам управления динамическими объектами. .

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов. .

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования. Оно может быть использовано при автоматизации работы различных промышленных объектов, имеющих в своей структуре несколько каналов управления одной технологической величиной, путем использования одного или нескольких контуров регулирования, подключаемых в зависимости от динамических и энергетических характеристик объекта и особенностей возмущающего воздействия. Технический результат - улучшение качества регулирования и энергетической эффективности управления технологическим объектом за счет выбора динамически эффективных и энергетически эффективных каналов регулирования и включения их в работу в зависимости от частотных характеристик возмущающих воздействий и реакции на них отдельных контуров регулирования. Кроме того, ввиду разделения частотных спектров работы контуров управления упрощается расчет настроек соответствующих регуляторов. Структура многоконтурной CAP с частотным разделением каналов управления содержит входной канал задания, алгебраические сумматоры, на которых происходит сравнение сигнала задания с сигналом обратной связи, блок регуляторов с соответствующими каналами управления. Особенность предлагаемой структуры определяется наличием полосовых фильтров в каждом из каналов управления. В предлагаемой структуре для разделения частот в каналах управления используются идеальные полосовые фильтры, которые не привносят в систему дополнительного запаздывания и способствуют тому, что замкнутая система остается устойчивой при условии, что отдельные контуры регулирования изначально устойчивы. Таким образом, согласно предлагаемой структуре многоконтурной CAP с частотным разделением каналов управления благодаря применению идеальных полосовых фильтров происходит поочередная работа каждого из контуров регулирования в отдельности, позволяя в итоге достичь требуемой динамической и энергетической эффективности работы ЭСАР в целом. 6 ил.

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 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.

Изобретения относятся к области автоматизированного управления сложными информационными устройствами, использующими ПИД-законы регулирования, и могут найти применение в радиотехнических системах с хаотической динамикой реализации своих целевых функций в условиях интенсивного информационного возмущения. Техническим результатом является улучшение динамики процессов регулирования и расширение функциональных возможностей системы. Согласно способу устанавливают соответствие между допустимыми уровнями критичности отклонений параметров конфигурации управляемой системы (ПК УС) и уровнем критичности их отклонений; по значениям матрицы принятия решений вычисляют погрешности отклонений значений ПК УС и проверяют их на соответствие допустимым уровням критичности отклонений ПК УС: в случае соответствия - сохраняют предыдущие значения ПК УС и проводят рефакторинг начального содержания множества значений матрицы принятия решений, а в случае несоответствия - запоминают это событие и вычисленные погрешности отклонений значений ПК УС и назначают управляющее воздействие на УС на основе выбора значений из матрицы принятия решений; в случае выявления недостающих и/или некорректно заданных значений параметров конфигурации УС - проводят рефакторинг содержания множества значений матрицы принятия решений по каждому из ПК УС для заданных условий эксплуатации УС путем добавления выявленных недостающих значений и/или изменения некорректных значений матрицы принятия решений; сохраняют предыдущие значения ПК УС, назначают управляющее воздействие на УС и проводят рефакторинг содержания множества значений матрицы принятия решений путем замены предыдущих значений ПК УС текущими значениями ПК УС. Система содержит коммутационные матрицы входов и выходов (1, 2), решающее устройство (3), пропорциональный блок (4), контроллер функциональной логики (9), исполнительный блок (11), управляемый объект (12) и интегрирующе-дифференцирующий блок (10), содержащий К интегрирующе-дифференцирующих кластеров (71…7к), каждый из которых содержит один из К интегрирующих блоков (51…5к) и один из К дифференцирующих блоков (61…6к) с собственными нормирующими коэффициентами. 2 н.п. ф-лы, 7 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.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, поддерживающим ориентацию солнечных батарей. Технический результат заключается в повышении точности ориентации и слежения солнечных батарей. Для этого предложен способ автоматической ориентации солнечных батарей, содержащий систему автоматического регулирования, состоящую из солнечной батареи и датчика, преобразующего с помощью внешней обратной связи энергию источника излучения, являющуюся функцией угла поворота солнечной батареи, в напряжение, которое подается на вход исполнительных электродвигателей, изменяющих скорость в сторону увеличения светового потока, при этом исполнительными электродвигателями изначально задается постоянная угловая скорость горизонтального и вертикального слежения солнечной батареи относительно источника излучения (солнца) с последующей корректировкой напряжением, представляющим собой разность ЭДС датчика, которое по внешней обратной связи передается на обмотки исполнительных двигателей. Также предложен датчик, используемый в указанном способе. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика на ступенчатое воздействие во время ступенчатого слежения. Технический результат - упрощение реализации, расширение области применения. Устройство 1 автоматической регулировки сконфигурировано с возможностью приема входного сигнала отклика объекта 4 управления в системе 2 управления с обратной связью, перед которой расположен блок 5 управления FF. Ступенчатый отклик на ступенчатую целевую величину Х получают в состоянии, в котором блок 5 управления FF выключен, и степень избыточного отклика на ступенчатое воздействие α вычисляют из максимума избыточного отклика на ступенчатое воздействие, соответствующего максимальной величине ступенчатого отклика, и значения предоставленной ступенчатой целевой величины. Время возрастания ступенчатого отклика вычисляют из времени от момента, когда предоставлена ступенчатая целевая величина, до момента, когда достигнут максимум избыточного отклика на ступенчатое воздействие. Подают команду в блок 5 управления FF, чтобы вывести многошаговый ступенчатый сигнал S, составленный из ступенчатого сигнала первого шага, который равен (1-(α/(1+α))1/n), умноженному на входную ступенчатую величину Х, и следующего ступенчатого сигнала, приращение которого уменьшается в α/(1+α)1/n раз после каждого истечения времени возрастания ступенчатого отклика. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть использовано при построении адаптивных систем управления априорно неопределенными линейными динамическими объектами с относительным порядком передаточной функции, большим единицы

Наверх