Адаптивная система управления для априорно-неопределенных объектов периодического действия с запаздыванием



Адаптивная система управления для априорно-неопределенных объектов периодического действия с запаздыванием

 


Владельцы патента RU 2530277:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно-неопределенными нестационарными динамическими объектами с запаздыванием по состоянию в периодических режимах. Технический результат - обеспечение устойчивости системы при управлении неустойчивыми динамическими объектами, содержащими периодические коэффициенты и известное временное запаздывание по состоянию. Система содержит два блока задания коэффициентов, блок запаздывания, шесть блоков суммирования, четыре умножителя, два блока задержки, объект регулирования и интегратор. 1 ил.

 

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

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами и запаздыванием (Патент РФ №2450301, официальный бюл. «Изобретения и полезные модели». - 2012, №13, прототип), содержащая первый и второй блоки задания коэффициентов, блок запаздывания, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки суммирования, первый, второй, третий и четвертый умножители, первый и второй блоки задержки, объект регулирования, выходы которого одновременно подключены к соответствующим входам первого блока задания коэффициентов и входам блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов соединены с входами первого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу второго умножителя и входу первого блока задержки, выход первого блока задержки соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход второго умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с первым входом пятого блока суммирования, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя и входу второго блока задержки, выход второго блока задержки соединен с вторым входом пятого блока суммирования, выход четвертого умножителя подключен к второму входу третьего блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта регулирования.

Недостатком данной системы является потеря работоспособности в случае неустойчивости априорно-неопределенного объекта управления.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей системы, т.е. обеспечение устойчивости при управлении неустойчивыми динамическими объектами с периодическими коэффициентами и запаздыванием по состоянию.

Сущность изобретения заключается в том, что в адаптивную систему управления для априорно-неопределенных объектов периодического действия с запаздыванием, включающую первый и второй блоки задания коэффициентов, блок запаздывания, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки суммирования, первый, второй, третий и четвертый умножители, первый и второй блоки задержки, объект регулирования, выходы которого одновременно подключены к соответствующим входам первого блока задания коэффициентов и входам блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов соединены с входами первого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, выход которого подключен к входу первого блока задержки, выход первого блока задержки соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход второго умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с первым входом пятого блока суммирования, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя и входу второго блока задержки, выход второго блока задержки соединен с вторым входом пятого блока суммирования, выход четвертого умножителя подключен к второму входу третьего блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта регулирования, дополнительно введены шестой блок суммирования и интегратор, при этом вход интегратора подключен к выходу первого умножителя, а выход интегратора подключен к первому входу шестого блока суммирования, второй вход шестого блока суммирования - к выходу второго блока суммирования, выход шестого блока суммирования связан с первым входом второго умножителя.

На чертеже представлена блок-схема системы. Система содержит: объект регулирования 1, первый блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, первый умножитель 4, второй блок суммирования 5, первый блок задержки 6, второй умножитель 7, третий блок суммирования 8, блок запаздывания 9, второй блок задания коэффициентов 10, четвертый блок суммирования 11, третий умножитель 12, пятый блок суммирования 13, второй блок задержки 14, четвертый умножитель 15, интегратор 16, шестой блок суммирования 17, y1,…ym - выходы объекта регулирования, u - скалярное управляющее воздействие.

Объект регулирования описывается уравнениями

d x ( t ) d t = A ( t + T ) x ( t ) + D ( t + T ) x ( t τ ) + b ( t + T ) u ( t ) ,                    ( 1 )

y(t)=L*x(t),

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

A(t+Т) - неустойчивая матрица состояния;

D(t+Т) - нестационарная матрица при запаздывающем аргументе;

b(t+Т) - нестационарный вектор управления;

Т - период изменения параметров матриц и вектора объекта;

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

* - символ транспонирования;

L - матрица выхода;

τ - известное временное запаздывание;

u(t) - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее соотношению:

u ( t ) = χ 1 ( t ) ( α 0 * y ( t ) ) χ 2 ( t ) ( β 0 * y ( t τ ) ) ,                                           ( 2 )

где χ1(t), χ2(t) - настраиваемые коэффициенты контура адаптации;

α0, β0 - m-мерные векторы коэффициентов первого 2 и второго 12 блоков задания коэффициентов соответственно, выбираемые из условия: α 0 * α ( λ ) , β 0 * α ( λ ) - гурвицевы полиномы степени (n-1) с положительными коэффициентами; α(λ) - числитель передаточной функции объекта регулирования (1).

Используя методику критерия гиперустойчивости В.М. Попова, можно показать, что за счет синтеза настроек параметров регулятора в виде

χ1(t)=χ1пер(t)+χ1инт(t),

χ 1 п е р ( t ) = χ 1 п е р ( t T ) γ 0 ( α 0 * y ( t ) ) 2 ,                              ( 3 )

χ 1 и н т ( t ) d t = γ 1 ( α 0 * y ( t ) 2 , χ 2 ( t ) = χ 2 ( t T ) γ 2 ( β 0 * y ( t τ ) ) 2 ,

где γ0, γ1, γ2 - некоторые положительные постоянные величины;

обеспечит асимптотическую устойчивость системы управления.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта регулирования 1 одновременно поступают на соответствующие входы первого блока задания коэффициентов 2 и входы блока запаздывания 9. Внутри первого блока задания коэффициентов 2 происходит умножение поданных на него сигналов на постоянные коэффициенты α0i, i=1,…,m. Выходные сигналы первого блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, внутри которого складываются. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 идет на оба входа первого умножителя 4 и на второй вход второго умножителя 7. Выходной сигнал первого умножителя 4 одновременно подается с соответствующими коэффициентами на первый вход второго блока суммирования 5 и на вход интегратора 16. Сигнал с выхода интегратора 16 поступает на первый вход шестого блока суммирования 17. Сигнал с выхода второго блока суммирования 5 идет на второй вход шестого блока суммирования 17 и вход первого блока задержки 6. Выходной сигнал первого блока задержки 6 подается на второй вход второго блока суммирования 5. Сигнал с выхода шестого блока суммирования 17 поступает на первый вход второго умножителя 7, выходной сигнал которого идет на первый вход третьего блока суммирования 8. Выходные сигналы блока запаздывания 9 поступают на соответствующие входы второго блока задания коэффициентов 10, внутри которого происходит умножение i-x сигналов на постоянные коэффициенты β0i. Сигналы с выходов второго блока задания коэффициентов 10 идут на соответствующие входы четвертого блока суммирования 11, внутри которого складываются. Выходной сигнал четвертого блока суммирования 11 одновременно подается на первый и второй входы третьего умножителя 12, а также на второй вход четвертого умножителя 15. Сигнал с выхода третьего умножителя 12 с соответствующим коэффициентом поступает на первый вход пятого блока суммирования 13, выходной сигнал которого идет на вход второго блока задержки 14 и на первый вход четвертого умножителя 15. Сигнал с выхода второго блока задержки 14 поступает на второй вход пятого блока суммирования 13. Выходной сигнал четвертого умножителя 15 идет на второй вход третьего блока суммирования 8, сигнал с выхода которого поступает на вход объекта регулирования.

Технический результат заключается в обеспечении устойчивости системы при управлении неустойчивыми динамическими объектами, содержащими периодические коэффициенты и известное временное запаздывание по состоянию.

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

Адаптивная система управления для априорно-неопределенных объектов периодического действия с запаздыванием, включающая первый и второй блоки задания коэффициентов, блок запаздывания, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки суммирования, первый, второй, третий и четвертый умножители, первый и второй блоки задержки, объект регулирования, выходы которого одновременно подключены к соответствующим входам первого блока задания коэффициентов и входам блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов соединены с входами первого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам первого умножителя и второму входу второго умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования, выход которого подключен к входу первого блока задержки, выход первого блока задержки соединен с вторым входом второго блока суммирования, выход второго умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого соединены с соответствующими входами четвертого блока суммирования, выход которого подключен к обоим входам третьего умножителя и к второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с первым входом пятого блока суммирования, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя и входу второго блока задержки, выход второго блока задержки соединен с вторым входом пятого блока суммирования, выход четвертого умножителя подключен к второму входу третьего блока суммирования, выход которого соединен с входом объекта регулирования, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены шестой блок суммирования и интегратор, при этом вход интегратора подключен к выходу первого умножителя, а выход интегратора подключен к первому входу шестого блока суммирования, второй вход шестого блока суммирования - к выходу второго блока суммирования, выход шестого блока суммирования связан с первым входом второго умножителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами периодического действия с недоступными непосредственному измерению переменными состояния.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в формировании двух специальных контуров - контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения динамического объекта вдоль заданной пространственной траектории и контура коррекции программных сигналов движения, обеспечивающего заданную точность движения динамического объекта вдоль указанной траектории.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в формировании контура автоматического выбора максимально возможной скорости движения динамического объекта вдоль заданной пространственной траектории и соответствующих программных сигналов этого движения (с использованием полученного значения максимально возможной скорости), при которых отклонение динамического объекта от указанной траектории не превышает допустимой величины.

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат заключается в обеспечении максимально возможной скорости работы электропривода при одновременном изменении и амплитуды задающего гармонического сигнала, и его суммарного момента инерции без снижения заданной динамической точности.

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано при создании их систем управления. Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного контура самонастройки, в котором формируется максимально возможное значение частоты задающего сигнала и максимально возможная скорость работы электропривода без превышения допустимого значения динамической ошибки управления при текущем значении амплитуды гармонического входного сигнала.

Устройство относится к вычислительной технике, а именно к области автоматического управления динамическими объектами. Техническим результатом является обеспечение максимально возможной скорости движения динамических объектов по заданной пространственной траектории без превышения предельно допустимой величины его отклонения от указанной траектории.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика. Технический результат - упрощение реализации, расширение области применения.

Изобретение относится к способу и устройству автоматической регулировки составляющей прямой связи для подавления избыточного отклика на ступенчатое воздействие во время ступенчатого слежения.

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.

Устройство относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами и объектами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике.

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами периодического действия с запаздыванием. Технический результат - обеспечение устойчивости при управлении неустойчивыми объектами с непериодическими внешними возмущениями и запаздыванием по состоянию. Система содержит два блока здания коэффициентов, блок запаздывания, шесть блоков суммирования, четыре умножителя, два блока задержки и объект регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к области средств автоматизации и может использоваться в системах управления технологическими процессами в химической промышленности, теплотехнике, энергетике. Технический результат - обеспечение автоматической стабилизации амплитуды автоколебаний регулируемой координаты на заданном уровне в условиях неопределенности параметров объекта и среды. Устройство относится к классу релейных регуляторов с переменным гистерезисом. Оно содержит индикатор экстремумов, нуль-орган, релейный блок, сумматоры, блок вычисления среднего значения сигнала, два интегратора, блок вычисления модуля и задатчик. 3 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, управления коммутацией и сигнализации состояния трехфазной электрической сети, а именно к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии. Техническим результатом является повышение надежности коммуникационного аппарата. В интеллектуальном устройстве управления коммутационными аппаратами электрической сети к микроконтроллеру дополнительно подключен блок реле, запитанный от блока питания и резервного источника питания и подающий команды клеммам управления коммутационным аппаратом, позволяющим производить, используя дополнительное оборудование (электропривод, электромагнитную катушку), управление контактами коммутационного аппарата, и к независимым клеммам управления резерва, позволяющим произвести включение резерва или запуск генератора, а к аналого-цифровому преобразователю подключен дополнительный блок датчиков напряжения, снимающий параметры после контактов коммутационного аппарата, в энергонезависимой памяти содержится второй дополнительный регистр памяти, содержащий параметры работы блока реле в случае нештатной ситуации. 1 ил.

Изобретение относится к области систем автоматического управления. Технический результат заключается в повышении быстродействия системы управления. Это достигается тем, что предложена система управления наведением инерционного объекта, содержащая последовательно соединенные задатчик, измеритель рассогласования, сумматор, последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный элемент, выход которого механически связан с объектом управления, датчик скорости, вход которого механически связан с исполнительным элементом, датчик положения, вход которого механически связан с объектом управления, а выход - со вторым входом измерителя рассогласования, нуль-орган, вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, пороговое устройство, элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом нуль-органа и выходом порогового устройства, первый блок коммутации, первый вход которого соединен с выходом измерителя рассогласования, третий управляющий вход соединен с выходом элемента ИЛИ, интегратор, вход которого соединен с выходом первого блока коммутации, а выход соединен со вторым входом первого блока коммутации и третьим входом сумматора, при этом в нее введены второй блок коммутации, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй управляющий вход соединен с выходом нуль-органа, а выход соединен с входом усилителя мощности, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной, вход которого соединен с выходом датчика скорости, а выход соединен со вторым входом сумматора и входом порогового устройства. 4 ил.

Изобретение относится к системам управления. Технический результат заключается в обеспечении асимптотической устойчивости системы. Для этого предложена адаптивная система управления с самонастройкой динамического корректора для априорно неопределенных объектов с запаздыванием по состоянию, включающая первый умножитель, интегратор, второй умножитель, функциональный блок, последовательный динамический корректор и объект регулирования, выход которого соединен с первым и вторым входами первого умножителя, с вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к входу первого интегратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя и входом функционального блока, выход функционального блока подключен ко второму входу последовательного динамического корректора, выход которого соединен с входом объекта регулирования, при этом в систему дополнительно введены блок задержки, третий и четвертый умножители, второй интегратор и блок суммирования, при этом вход блока задержки подключен к выходу объекта регулирования, а выход блока задержки подключен к обоим входам третьего умножителя и второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с вторым входом блока суммирования, первый вход которого подключен к выходу второго умножителя, выход блока суммирования соединен с первым входом последовательного динамического корректора. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами управления, склонными к колебаниям. Система с обратной связью содержит последовательно включенные объект управления, вычитающее устройство по отрицательному входу, регулятор и компенсирующее звено. Причем положительный вход вычитающего устройства является входом системы, выход объекта управления является выходом системы, при этом в нее введены дополнительный регулятор, коммутирующее устройство и анализатор входного сигнала. Первый вход коммутирующего устройства соединен с выходом компенсирующего звена, второй его вход соединен через дополнительный регулятор с выходом вычитающего устройства, третий его вход является управляющим и соединен через анализатор входного сигнала с входом системы, а выход коммутирующего устройства соединен со входом объекта управления. Коммутирующее устройство содержит формирователь единичного сигнала, вычитающее устройство, два умножителя сигналов и сумматор, причем, выход вычитающего устройства соединен с входом первого умножителя сигналов, положительный вход вычитающего устройства соединен с выходом формирователя единичного сигнала, отрицательный вход вычитающего устройства соединен выходом второго умножителя сигналов и является управляющим входом этого коммутирующего устройства, вторые входы умножителей сигналов являются входами этого коммутирующего устройства, выходы этих умножителей сигналов соединены с входами сумматора, а выход сумматора является выходом коммутирующего устройства. Технический результат заключается в повышении статической и динамической точности при управлении объектами управления, склонными к колебаниям. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе с двойным шестеренчатым приводом и способу управления, связанному с ней, и, в частности, изобретение относится к упреждающему демпфированию колебаний в системе с двойным шестеренчатым приводом с переменной скоростью. Технический результат - уменьшение нежелательных крутильных колебаний вдоль валов двигателей. Система управления для управления электрической машиной содержит компонент регулятора, принимающий два сигнала, из которых получают первый сигнал управления; первый компонент фильтра, принимающий первый сигнал, из которого получают второй сигнал управления; второй компонент фильтра, принимающий третий сигнал; первый выходной компонент, объединяющий первый и второй сигналы управления для получения первого выходного сигнала управления для подачи в первую электрическую машину и второй выходной компонент, принимающий первый и третий сигналы управления для получения второго выходного сигнала управления с целью подачи во вторую электрическую машину. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах автоматического управления априорно неопределенными нестационарными динамическими объектами периодического действия. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, в частности обеспечении более точной настройки параметров регулятора, что позволит сформировать качественный сигнал управления. Результат достигается за счет того, что система содержит блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй блок суммирования, блок задержки, третий блок суммирования, второй умножитель и объект регулирования. При этом согласно изобретению, исключается блок усиления и дополнительно вводятся интегратор и третий умножитель, при этом выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого подключены к входам первого блока суммирования, выход первого блока суммирования связан с первым и вторым входами первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя соединен с первым входом второго блока суммирования и вторым входом третьего блока суммирования, выход второго блока суммирования одновременно связан с входом интегратора, вторым входом третьего умножителя, а также входом блока задержки, выход которого подключен к второму входу второго блока суммирования, выход интегратора соединен с первым входом третьего умножителя, выход которого связан с первым входом третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к первому входу второго умножителя, выход которого соединен с входом объекта регулирования. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления для скалярных объектов, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. Технический результат - обеспечение хорошего качества работы в случае наличия у объекта с относительным порядком передаточной функции, равным n, запаздывания по управлению и состоянию при условии отсутствия информации о векторе переменных состояния. Система содержит объект регулирования, наблюдатель переменных состояния, блоки запаздывания, блоки задания коэффициентов, сумматоры, умножители, интеграторы, блок задающего воздействия. При этом предполагается, что объект обладает известными запаздываниями по управлению и состоянию и имеет относительный порядок передаточной функции, равный n. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и автоматике и может использоваться в цифровых и аналоговых автоматических системах управления, регулирования и стабилизации различных физических величин (температуры, давления, производительности, скорости и т.д.) с обратной связью, применяемых в различных отраслях промышленности и в научных исследованиях для управления объектами управления, склонными к колебаниям. Система с обратной связью содержит последовательно включенные объект управления, вычитающее устройство по отрицательному входу и регулятор, причем положительный вход вычитающего устройства является входом системы с обратной связью. Выход объекта управления является выходом системы с обратной связью. Также введены переключатель знака сигнала и анализатор ошибки. Причем переключатель знака сигнала включен между выходом регулятора и входом объекта управления, а анализатор ошибки включен между выходом вычитающего устройства и управляющим входом переключателя знака сигнала. Анализатор ошибки содержит последовательно включенные умножитель сигналов и пороговое устройство, а также дифференцирующее звено, включенное между первым и вторым входами умножителя сигналов. Технический результат заключается в повышении динамической точности при управлении объектами управления, склонными к колебаниям. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх