Адаптивная система для идентификации объекта управления
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВУ
Союз Советскмх
Соцкалнстическкх
Республнк
Опубликовано 23.10.81. Бюллетень № 39 (51)М. Кл З
4 05 В 17/00
Государственный комитет
СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК6-2-50 (088 ° 8) Дата опубликования описания 231081
И.Д.Зайцев, Г.А.Трутнев, A À.Áoáóõ, С1 .Г.Руденко, Е.В.Бодянский и 3.Г.Камалиев
1 72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕИА ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТА
УПРАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к автомати-. ке и может найти широкое применение в системах автоматического управления различными объектами с переменными параметрами.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система, содержащая последовательно соединенные блок управления, репейный элемент, объект управления, чувст- вительные элементы, первый амплитуд. но-импульсный модулятор, сумматор и блок умножения и последовательно соединенные второй амплитудно-импульсный модулятор, модель объекта управле- 1з ния н модель чувствительных элементов, выходы которой соединены с соответствующими вторыми входами сумматора, вторые входы модели объекта управ ленин соединены с соответствующими > О выходами блока настройки, а выходы релейного элемента соединены с соответствующими входами второго амплитудно- импульсного модулятора, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами блока умножения 1).
Недостатком известного адаптивного устройства для идентификации объекта управления является невысокое быстродействие. 30
Цель изобретения —. повыаение быстродействия системы за счет ускорения процесса идентификации.
Эта цель достигается тем, что адаптивная система для идентифика ции объекта управления содержит последовательно соединенные выпрямитель, второй сумматор и делитель, выходы которого соединены с соответ ствующими входами блока настройки,вторые входы - с соответствующими выходами блока умножения, а вторые входы блока умножения соединены с соот- . ветствующими входами выпрямителя.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемой системы для идентификации объекта управления для варианта нестационарного объекта с числом управляющих воздеиствий, равном г и с е измеряемыми выходными координатами.
Предлагаемая система содержит блок 1 управления, к которому подключены через релейныя элемент 2 входы входного второго амплитудно-импульсного модулятора 3 и объекта 4 управления к выходам которого через чувствительные элементы 5 и выходной первый амплитудно-импульсный. модулятор 6 подключены первые входы пер875337 при 1Ч„.1 (Ф
+1 при Ч„, + (<) при Ч (-d"
Sign V
1 где 1 = 1,2,...с. На выходе релейного элемента 2 формируется совокупность воздействий видаЩпV,„...S)gnV которая 45 подается на входы входного амплитудно-импульсного модулятора 3 и объекта 4 управления. Выходные сигналы объекта управления у,, у . ° . у„измеряют с помощью чувствительных элементов 5 и подают на входы выходного амплитудно-импульсного моделятора 6. Входной и выходной амплитудноимпульсные модуляторы осуществляют дискретное преобразование аналоговых входных и выходных сигналов объек- 55 та 4 управления, в результате чего на их выходах получают последовательности импульсов Sign V„(n),ÂÙй V (ng .Бчр Чфi) и у(), уды), y (mg a дискрe T60 ные моменты времени и. Сигналы с выхода входного амплитудно-импульсного модулятора подаются на входы модели объекта 8 управления, блока 10 умножения и блока 14 двухполупериодвого сумматора 7 сравнения, выходы входного амплитудно-импульсного модулятора 3 подключены к первым входам модели объекта 8 управления, выходы которои через модель чувствительных элементов 9 подключены ко вторым входам первого сумматора 7 сравнения. Система содержит блок 10 умножения, блок 11 настройки параметров модели объекта управления,а также делитель 12, второй сумматор 13 и выпрямитель (блок двухполупери- t0 одных выпрямителей) 14. Блок 10 умножения.первыми входами подключен к выходам первого сумматора 7 сравнения, а вторыми — к выходам входного амплитудно-импульсного модулято- t5 ра 3. Выходы блока 11 настройки параметров модели подключены ко вторым входам модели объекта управления, а входы — к выходам делителя 12, входы .целимого котсрого подключены к выходам блока 10 умножения, а вход делителя — к выходу сумматора 14, входы которого подключены к выходам блока 14 двухполупериодных выпрямителей. Входы последнего соединены со входами блока 10 умножения, входами модели объекта 8 управления и выходами входного амплитудноимпульсного модулятора 3.
Система работает следующим образом.
С выходов блока 1 управления управляющие воздействия М„, V ...V подаются на входы релейного элемента 2. Релейный элемент 2 представляет собой безынерционное усилитель- Ç5 ное звено с нелинейной характеристикой . ных выпрямителей. На выходах модели объекта 8 управления появляются сиг Ъ л л налы у,Ь), у С ),... у,„(н), которые через модели чувствительных элементов 9 подаются на входы сумматора
7 сравнения. Сумматор сравнения осуществляет сравнение откликов объекта и модели, в результате чего на его выходах появляется совокупность сигналов о рассогласовании между моделью и объектом видаб„(п),бд(3,...--6 En).
Ошибки рассогласования подаются на входы блока 10 умножения, на другие входы которого подается информация о входных воздействиях. В результате операции умножения на выходе блока умножения мы получаем совокупность векторов вида „(пn)81(ъ Щ1Е,Г.)6 © Y(n), 6,„(о)ВЯ 1УГ01, где
МсР Щ=,Д РЧ„(),а ср Ч (),, .» Si V„(n)
Таким образом, на каждой итерации блок 10 умножения рассчитывает т.ч произведении. Рассчитанные произведения подаются на входы делимого делителя 12. Совокупность сигналов
S<$n Ч(п) = (S9(n Ч„(), sign Ч (и),..... siq n V„(n) подается на входы блока 14 выпрямителей, образованного r двухполупериодными выпрямителями. В результате операции выпрямления импульсов на выходе блока выпрямителей появляется совокупность положительных сигналов вида
lSim V„(n33ils< Vg(2I, "- Ls Эти импульсы подаются на входы сумматора 13, где складываются, в результате чего на выходе сумматора 13 получаем сигнал .Ь Щ М;(ф=М Ч ?n)sign Vtn). (} 1" Этот сигнал подается на вход делитеЛя 12, который вырабатывает сигнал коррекции коэффициентов модели объекта 8 управления вида 6 (n)Sl М(63 % (n3 е4 V(n) В ц ЯЕЯь| Я ЕЩлPtn+lqnV n) q tn3 е3 п V! n3 У<фз V gngehgnV(n) С помощью блока настройки параметров модели 11 осуществляется подстройка коэффициентов модели объекта управления пропорционально сигналам, поступающим с выхода делителя 12, Структура адаптивной системы для идентификации объекта управления такова, что на каждом шаге обеспечивается наибольшая скорость уменьшения ошибки рассогласования. В качестве примера рассматривают нестационарный,динамическии объект с r входами и одним выходом. Чувствительный элемент принимают в виде пропорционального звена с коэффици-) 875337 ентом передачи, равным 1. Широкий класс динамических объектов может быть описан дискретным уравнением вида где cs„ — неизвестные коэффициенты + объекта управления, подлежащие определению. Уравнение модели объекта управления может быть задано в виде rhea;(n- 4)- оценки параметров объекта управления, вычисленные на (n 1) -м шаге идентификации. 3=x с(l, (5) изменения коэффициентов модели объекта управления в виде . 1 с(.(n)*g; fn-1)-g„bing(2(n)-Ñ a, (n- ) Ч; (n))sign М; fn) (6) г VEnj=X a„- u; tnJ = А+ ЧСп), (Ъ) Выбор коэффициента пропорциональнос1 1 ти ГИ) и типа входного воздеиствия V„.gn) определяют скорость схрдимости процесса идентификации. Нетрудно. видеть, что предлагаемая адаптивная система для идентификации объекта управления реализует алгоритм настройки коэффициентов модели объекта.управления вида >(n)=Ma;(n- )Ч„n)=A(n„)Vying > (41 S Ч Е„)ssqn VСnl являющийся модификацией алгоритма (6) . Если для характеристики скорости сходимости процесса идентификации, реализуемого предлагаемой адаптивнои системой, использовать монотонную функцию, не сложно получить, что Меру качества индентификации мож- сходимость процесса индентификации но охарактеризовать критерием близос- характеризуется величиной ти координат модели объекта управления и объекта управления (V Ñ - 3slgnЧГ. ) (Slcp Ч Га)вар ЧИ) т. е. обеспечивается монотонное убывание ошибки определения параметров объпредставляющим собой сумму модулей екта. ошибок рассогласования выходных координат модели объекта управления и Для сравнения процессов идентиобъекта управления. Достоинством критерия (5)является erо некритичность к виду функции распределения помех. ределим величину При минимизации по методу градиента >+("Ç= И " .(") критериями= В(nfl, получают законы 35 Эта величина составляет п QV gn-4 з4 nVpn)) Ч (nJSlqn ЧЩ-(Ч tn- )V(n)sipnV 0ЖфпЧГ Ш т т ° 2 (s4q ЧтГт )вщп Y(ng)(Mт(п с(т VГ ф т.е. скорость процесс идентифика- осуществляться одновременно с процесции, реализуемого предлагаемой сис- 40 сом управления. Некритичность к закотемой, всегда выше скорости процесса ну распределения помех, высокая помеидентификации, реализуемого известной, хоустойчивость и повышенное быстроТаким образом, предлагаемая адап- действие расширяют функциональные тивная система для идентификации объ- возможности предлагаемой системы и екта управления обеспечивает повыше 45 позволяют ее испольэовать при упрап— ние скорости процесса идентифика- лении быстропротекающими стохастиции, т.е. повышается быстродействие ческими технологическими процессасистемы в целом. ми. Применение предлагаемой системы Достоинством предлагаемой системы позволяет оперативно получать достодля идентификации объекта управления 50 верную информацию об объекте управявляется простота технической реали- ления, что ведет к повышению качестзации, т.е. ее можно реализовать ва процесса управления объектом, а в виде набора аналогичных блоков, вы- :это, в свою очередь, обеспечивает полненнйх на современных унифициро- появление положительного экономичесванных цифровых элементах. Система кого эффекта. может найти широкое применение в сис5 Использование предлагаемой адаптивтемах управления технологическими ной системы только в производстве процессами с идентификатором в кОиту кальцинированиой соды позволяет за ре управления. Особенно эффективно счет уменьшения расхода очищенного использование предлагаемого устрой- рассола, расхода извести, расхода ства в системах оптимального управ- 60 пара и ряда других реагентов снизить ления, когда управляющие воздействия себестоимостЬ кальцинированной соносят релейный характер. B этом слу- ды. чае нет необходимости в разделении Формула изобретения во времени процессов управления и Адаптивная система для идентифи.идентификации, идентификация будет б5 кации объекта управления„ содержа875337 Составитель A.Ëàùåâ Техред Ж.Кастелевнч Корректор С.Шекмар Редактор Г.Волкова Заказ 9331/72 Тираж 943 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щая последовательно соединенные блок, управления, релейный элемент, объект управления, чувствительные элементы, первый амплитудно-импульсный мЬдулятор, сумматор и блок умножения, и последовательно соединенные второй амплитудно-импульсный модулятор, модель объекта управления и модель чувствительных элементов, выходы которой соединены с соответствующими вторыми входами сумматора, вторые входы моцели объекта управления соединены с соответствующими выходами блока настройки, а выходы релейного элемента соединены с соответствующими входами второго амплитудно-импульсного модулятора, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами блока умножения,о .тл и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения быстродействия системы, ! она содержит последовательно соединенные выпрямитель, второй сумматор и делитель, выходы которого соединены с соответствующими входами блока настройки, вторые входы — с соответствующими выходами блока умножения, а вторые входы блока умножения соединены с соответствующими входами выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2646862/24,кл . G 05 8 17/00, 1979 (прототип) .
