Адаптивное устройство для идентификацииоб'екта управления
:т ы® тФ-,е(®Фичве ка МrОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Соввтскии
Социалистических
Реслублнк (i .98701
К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. саид-ву(22) Заявлено 130778 (21) 2646862/18-24 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет (я)м. к,.
G 05 В 13/02
Гоеударствелиый комитет
СССР яо делам изобретеиий и открытий
Опубликовано 230181, бюллетень 89 3
Ъ
Дата опубликования описания 2 30181 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения
E,Â.Áoäÿíñêèé, В.A.Äîáðûäåíü и О.Г.Руденко (71) Заявитель
Харьковский институт радиоэлектроники (54) АДАПтИВНОК УСтРОИСтВО дЛЯ ИДКНтИфиКАЦИИ
ОБЬЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к автоматике и может найти широкое применение в системах автоматического управления различными объектами с переменнывас параметрами. 5
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для идентификации объекта управления, содержащее блок управления, выходы которого через объект ® уйравления соединены с входами чувствительного элемента, и последователь но соединенные модель объекта управления, модель чувствительного элемен та, сумматор и блок настройки, выхо- 15 ды которого соединены с первыми входами модели объекта управления, вторые входы которой через блок набора масштабных коэффициентов соединен с вторыми входами блока умножения (1), 29
Однако данное устройство имеет малую точность работы..
Цель изобретения — повышение точности устройства.
Поставленная цель достигается тем 25 что устройство содержит релейный элемент и первый, и второй амплитудноимпульсные модуляторы., причем выходи чувствительного элемента через первый амплитудно-импульсный модулятор 30 соединены с вторыми входами сумматора, выходы блока управления через второй амплитудно-импульсный модулятор соединены с вторыми входами модел ли объекта управления, которые через релейный элемент подключены к третьим входам блока умножения.
На чертеЖе изображена блок-схема адаптивного устройства для идентификации объекта управления (вариант нестационариого объекта с числом управляющих воэдействий,; равным
r и с е измеряевйми входными координатами).
Предлагаемое устройство содержит блок 1 управления, выходы которого подключены к входам объекта 2 управления и к входу второго амплитудноьипульсного модулятора З.Выходы объек: та 2 управления через чувствительные элементы 4 подключены к входам (выходного) первого амплитудно-импульсного модулятора 5. Выходы (входного) второго амплитудно-импульсного модуля. тора 3 подключены к первым входам модели 6 объекта управления, входам релейного элемента 7 и входам блока
8 набора масштабных коэффициентов (усиления управлений). Выходы модели
6 объекта управления через модели
798701 чувствительных элементов 9 подключены к первым входам сумматора 10, выходы которого подключены к первым входам блока 11 умножения. Выходы блока 11 умножения через блок 12 настройки параметров модели объекта управления подключены к вторым входам модели объекта управления. Выходы блока 8 набора масштабных коэффициен:тов усиления управлений подключены к вторым входам релейного элемента 7. 10
Устройство работает следующим образом.
С выходов блока 1 управления управляющие воздействия Ч, V,..., V подаются на входы объекта 2 управления и входного амплитудно-импульсного модулятора 3. Выходные сигналы объекта управления у,, у,..., у„„измеряют с помощью чувствительных элементов
4 и подают на входы выходного амплитудно-импульсного модулятора 5. Вход- 20 ной и выходной амплитудно-импульсные модуляторы осуществляют дискретное преобразование аналоговых входных и выходных сигналов объекта 2 управлении, в результате чего на их вы- 2S ходах получают последовательности амплитуднб-моделированных импульсов
Ч„pnj, Vg(nl ° ° ° ° V> (п1и yq jn3 у (и), ..., у (и ) в дискретные моменты времени и. С выходов. входного g0 амплитудно-импульсного модулятора
3 последовательность импульсов V„ (n), V>(nj, ... V>(п ) поступает на йервые входы модели объекта управления, входы релейного элемента 7 и блока 8 З набора масштабных коэффициентов усиления управлений. Выходные сигналы модели б объекта управления у„ (и), % 1 у fnl, ..., у,„(п) через модели чувствительных элементов 9 подают на пер. вые входы сумматора 10, на вторые 40 входы которого подается последовательность импульсов y„ (n),. у Я у„„ (n) с выходов амплитудно-импульсного модулятора 5. Сумматор 10 вычисляет рассогласование выходных коорди- 4$ на-. объекта 2 управления и модели б объекта управления 6„(п), f jh)
E (n) и подает их на первые входы блока 11 умножения. На вторые входы блока 11 умножения подается сигнал $0
c âûõoäcâ блока 8 набора масштабных коэффициентов усиления управлений, а на третьи входы — с выходов релейного элемента 7, представляющего собой безынерционное усилительное звено с нелинейной характеристикой
0 при IV„(n)/< d
gi V n) t1 при V< (п1 > о" (1)
-1 при V (и) +-Д где i = 1,2,..., r; 40
n = 1,2,..., .На выходе релейного элемента 7 формируется последовательность импульсов М п Ч (и), 51фи У fn),..., qn Vq (п3 . Сигнал, пропорциональный; 65
В качестве примера рассмотрим нестационарный динамический объект с
r входами и одним выходом. Чувствительный элемент принимают в виде пропорционального звена с коэффициентом передачи, равным единице. Широкий класс динамических объектов описывается дискретным управлением вида у (и) = Е а"." Ч (n) (2) где а„". — неизвестные коэффициенты объекта управления, подлежащие определению. Уравнение модели объекта управления задается в виде л
Р у (n) L а„. (и-1) V„(n) (3)
1 1 1 1 где a„ (n-1) — оценки параметров объекта управления, вычисленные на (и-1)-м .. шаге идентификации. Меру качества идентификации можно охарактеризовать критерием близости координат модели объекта управления и объекта управления
Е /e(n)/ (4) представляющим собой сумму модулей ошибок рассогласования выходных координат модели объекта и объекта управления. Достоинством критерия (4) является его некритичность к виду функции распределения помех.
При минимизации по методу градиента критерия 1ф (K (nil, получают закоошибкам определения параметров объекта управления, с выходов блока 11 умножения подается на входы блока 12 настройки параметров модели объекта управления, который осуществляет подстройку коэффициентов модели б объекта управления по ее вторым входам. Параметры модели 6 объекта уп". равления на каждом шаге идентификации координируются сигналом, пропорциональным ошибке рассогласования выходных координат объекта 2 управления и модели б объекта управления g< (n), (и) и(п), который вычйсляется сумматором 10 сравнения. Структура адаптивного устройства для идентификации объекта управления такова, что на каждом шаге обеспечивается наибольшая скорость уменьшения ошибки рассогласования эа счет оптимального выбора коэффициента пропорциональности, который вычисляется в блоке умножения на основании информации, поступающей с выходов релейного элемента 7 и блока 8 набора масштабных коэффициентов усиления управлений. Вычислен.— ный в блоке 11 умножения сигнал коррекции параметров модели объекта управления подается на блок 12 настройки параметров модели объекта управления, который реализует коррекцию параметров модели 6 объекта управления.
798701 ны измерения коэффициентов моделй .«бъекта.управления в виде
Р а; 111) =аул-1)- Д1)(Ч(ь)- Еа,(1-1)V;(n)S1qnV;bl, Ю
1-1 где q; (и) — коэффициенты пропорцио- 5 нальности. Нетрудно показать, что максимальную скорость идентификации обеспечивает выбор q (nJ в виде
Ц ю -1 (к) =Щи)* Г .(6) е 1v;bit . 10
Тогда о тимальный закон настройки коэффициентов модели имеет вид
°
J Ь),.2„а В -4)v,b) а„-Ь)= «„ Ь-ч)л „" s1qnv;(h), 35 е Jv„ и)1
1=1
w(nl . а„ (1- )v„.b) .a„.jnl а„(i1-1)+ „. s4pv„.Û (7>
2 J м„ и)j ð где Л - коэффициент, обеспечивающий монотонный характер процесса идентификации.
Коэффициент Л лежит в пределах
0<2 <2 . (8)
Закон настройки коэффициентов .модели объекта управления (7) позволяет получить несмещенные оценки коэффициентов а " независимо от характера дей уу
1 ствующих помех. В процессе идентификации объекта управления, описываемого уравнением (2), релейный элемент (7) вычисляет последовательность Ю 1 (>) ь Щ и ln )ю ° ° ° ° 61ян « 1» Ь1 ° 3$
В блоке 8 набора масштабных коэффициентов усиления управлений вычисляется скалярный коэффициент пропорциональности
q (n) а в сумматоре 10 сравнения — ошибка рассогласования
Ю1) =>P)- g gÄ-(Н- )Ч,Ь). (8)
1=1
Вычисленные величины подаются на блок
11 умножения, который вычисляет корректирующий сигнал для подстройки коэффициентов модели б объекта управления. Настройка коэффициентов модели объекта управления осуществляется блоком 12 настройки параметров модели объекта управления.
Таким образом, предлагаемое адаптивное устройство для .идентификации объекта управления обеспечивает по- 35 вышение точности оценок параметров объекта управления, ускоряет процесс идентификации и позволяет сгладить нежелательные выбросы при настройке коэффициентов модели.
Достоинством предлагаемого устройства является простота технической реализации, его можно реализовать в виде набора аналогичных блоков, выполненных на современных унифицированных цифровых элементах. Устрой- ство может найти широкое применение в системах управления технологическими процессами с идентификатором в контуре управления. Некритичность к закону распределения помех, высокая помехоустойчивость и повышенное быстродействие расширяют функциональные воэможности предлагаемого устройства и позволяют его использовать при управлении быстропротекающими технологическими процессами. Применение предлагаемого устройства позволяет оперативно получить достоверную информацию об объекте управления, что ведет к повьиаению качества процесса управления объектом, а это, в свою очередь, обеспечивает появление положительного экономического эффекта.
Формула изобретения
Адаптивное устройство для иденти:фикации объекта управления, содержащее .блок управления, выходы которого через объект управления соединены с входами чувствительного элемента и .последовательно соединенные модель объекта управления, модель чувствительного элемента, сумматор и блок настройки, выходы которого соединены с первыми входами модели объекта управления, вторые входы которой через блок набора масштабных коэффициентов соединен со вторыми входами блока умножения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит релейный элемент и первый и второй амплитудно-импульсные модуляторы; причем выходы чувствительного элемеи. та через первый амплитудно-импульсный модулятор соединены со вторыми входами сумматора, выходы блока управления через второй амплитудно-импульс ный модулятор соединены со вторыми входами модели объекта управления, которые через релейный элемент подключены к третьим входам блока умножения.
Источники информации принятые so внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
М 429415, кл. G 05 В 17/02, 1975 (прототип). р; «ф ° м м ч г .У ) .дь
798701
Составитель A-ЛаФев
Техред Т. Маточка
«е
Корректор;Н, а1вццкая
Редактор Л.Кеви филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 10044/60 Тираж 951 Подписное
BHHHllH Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
