Самонастраивающаяся система управления

Самонастраивающаяся система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно соединенные первый блок умножителей , первый блок интеграторов, второй блок умножителей, первый сумматор , первц блок усилителей, объект управления, третий блок умножителей и второй блок интеграторов, выход которого соединен с вторым уходом объекта управления, первый выход которого соединен с первым входом первого бло1са умножителей и первым и вторым входс1ми третьего. блока умножителей , С третьим блоком усилителей и через второй блок усилителей с вторым входом первого сумматора, второй выход объекта управления соединен с входом четвертого блока усилителей и вторым входом первого блока умножителей , отличающаяся тем, что, с целью повьояения быстродействия системл,. она содержит последовательто соединенные второй сумматор и четвертью блок умножителей, выход которого соединен с третьими входами (Л первого и третьего блоков умножителей , второй вход которого, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с первым выходом объекта управления, выходом третьего 3 и четвертого блоков усилителей. 00 CF СО 30

СОЮЗ COBETCHHX

COUWË

РЕСПУБЛИИ

„.SU„„

>AD G 05 В 13 00

Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV ÑBÈÄÅÒÅËÜÑTÂÓ (21) 3344666/18-24 (22) 12.10.81 (46) 30.03.83. Бюл. М .12 (72) В.Н.Афанасьев, В.A.Tèòîâ и

К.A.Ïóïêîâ (71) Московский институт электронного машиностроения (53) 62-50(088.8) (56) 1. Солодовников В.В., Ирамко Л.С.

Расчет и проектирование аналитических самонастраиванщихся систем с эталонными моделями. И., "Машиностроение", 1972; с. 270.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 650053, кл. G 05 В 13/02, 1979 (прототип). (54)(57) САИОНАСТРАИВМОЩАЯСЯ СИСТЕМА

УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательНо соединенные первый блок умножителей, первый блок интеграторов, второй блок умножителей, первый сумматор, первый блок усилителей, объект управления, третий блок умножителей и второй блок интеграторов, выход которого соединен с вторым.входом объекта управления, первый выход которого соединен,с первым входом первого блоКа умножителей и первым и вторым входами третьего, блока умножителей, с третьим блоком усилителей и череэ второй блок усилителей с вторым входом первого сумматора, второй выход объекта управления соединен с входом четвертого блока усилителей и вторым входом первого блока умножителей, о т л и ч а в щ а я с я тем, что, с цельв повышения быстродействия системы, она содержит последователь° но соединенные второй сумматор и четвертый блок умножителей, выход 9

Ф которого соединен с третьими входами первого. и третьего блоков умножителей, второй вход которого, первый и второй входы второго сумматора соеди („„ иены соответственно с первым выходом

-объекта управления, выходом третьего Я и четвертого блоков усилителей.

1008698

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при построении систем управления, слежения и стабилизации различного назначения, в частности в автопилотах, в авторулевых, в электромеханических устройствах и других системах с неполной, информацией о параметрах объекта.

Известны самонастраивающиеся системы, содержащие эталонную модель, 10 умножители, сумматор, блоки вычитания и интеграторы. .Эти системы позволяют решить задачи адаптации беэ предварительной идентификации текущих параметров 15 объекта с помощью устройства адаптации и подключенных к нему регулятора координатного управления и регулятора параметрического управле- i ния. Устройство адаптации ио ошибке

|рассогласования основного контура и эталонной модели формирует необходимые законы изменения коэффициентов или структуры регулятора на основе методов градиента или прямого мето- 25 да Ляпунова $1) . к недостаткам таких систем относят трудность расчета функций чув-, ствительности, используемых в методах градиента, взаимное влияние процессовзр настройки в одном из каналов системы на переходные процессы в остальных каналах и сравнительно узкий диапазон начальных отклонений объекта управления, при которых самонастраивающаяся 35ф система аохраняет работоспособность и устойчивость. Все это снижает точность работы самонастраивающихся систем и сужает область их применения.

Наиболее близкой к предлагаемой 40 является самонастраивающаяся система управления, содержащая последовательно соединенные первый блок умножителей, первый блок интеграторов, второй блок умножителей, первый сумма- 45 тор, первый блок усилителей, объект управления, третий блок умножителей и второй блок интеграторов, выход которого соединен с вторым входом объекта управления, первый выход которого соединен с первым входом первого блока умножителей и первым и вторым входами третьего блока умножителей, с третьим блоком усилителей, и через второй блок усилителей с вторым входам первого сумматора, вто- 55 рой выход объекта управления соединен с входом четвертого блока усилителей и вторым входом первого блока умножителей 12) .

K недостаткам относится невысокая 60 динамическая точность системы как следствие перестройки параметров объекта и в том случае, когда они совпадают с расчетными оптимальными з н аче киями, 65

Цель изобретения — повышение динамической точности системы путем исключения перестройки параметров объекта, если они совпадают с расчетными оптимальными значениями.

Поставленная цель достигается тем, что самонастраивающаяся система управления дополнительно содержит последовательно соединенные второй сумматор и четвертый блок умножителей, выход которого соединен с тре-тьими входами первого и третьего блоков умножителей, второй вход которого, первый и второй входы второго сумматора соединены соответственно с первым выходом объекта управления, выходом третьего и четвертого блоков усилителей.

Блоками умножителей, интеграторов и усилителей являются параллельные соединения соответственно умножителей, интеграторов, усилителей со своими коэффициентами.

На чертеже представлена блок-схема самонастраивающейся системы управления

На чертеже обозначены объект 1 управления, первый, второй, трегий и четвертый блоки 2, 22, 2 и 24 усилителей, первый и второй сумматоры 3 и З, первый и второй блоки 4 и 4 интеграторов, первый, второй, третий и четвертый блоки 5, 5j 5 и

54 умножителей, первая и вторая выходные координаты х и х объекта управления, выходные сигналы N„ u второго сумматора 3 и первого блока 2 усилителей, выходной сигнал Н четвертого блока 54 умножителей, выходные сигналы Lk, Ж первого и .второго блоков 4 и 4 интеграторов.

Работу самонастраивающейся системы управления можно описать с помощью системы дифференциальных уравнений следующим образом.

Объект управления

<(<) =(А(Ч-at+к()) x(t li 8(t) u(<)

ХМ=х, гдеx(t) ЮИ >0(t)63,ХО- вектор начальных значений состояния

A(t),5(t) - известные матрицы, Q(t}-,матрица неизвестных параметрических возмущений, C,(t)- матрица, элементы которой перестраиваются контуром самонастройки.

Размерности б(Ц и И((,) могут не совпадать. Функционал, который требуется минимизировать, управляя данным объектом, определяется выражением

Т

Т . x (1!Ãê(71 ", <и(цц(цкщ

u (a) Я (Т) и(Я И, 1008698 где T — знак транспортирования, конечное время работы системы, матрицы F Я {t) К (t) з аданы.

Управление выбирается в виде i

I цф=-R (t)ô(t)jr{el ьМ {Ы) х (Ц.

-Функция Гамильтона для систеьи {57 о= м(1ИФ "м(Ч 2" () () (»,„(Ц КЩ xÄ(t) =--x „(t) КЩ x„(tl.

Для исходной системы (1) строится функция Н вЂ” выходной сигнал четвертого блока 54 умножителей.

i Н=, x () ®Ц»(Ц+ фu ô ЩЦо({,)+ х (tj K(t) «®+

+ — « (Ц <(t)x(t) =« (Ц4(Ц«Щ х (tl К{О Щ =

М x (t)(g(t)x(t. К(М «М= « (М N(t), 35 где

4(t) =-К(ЦА(Ц iK(t. В(Цg (Ц8т(t)),(t)

"И)=G(t)»® ) (Ч»(Ц

Из (7) следует, что Н=О является необходимым и достаточным условием минимума Функционала (2) . Это обстоя- 45 тельство положено в основу конструкции алгоритмов настройки, с помощью которых будут парироваться параметрические возмущения Q(t) .

При этом, используя прямой метод

Ляпунова для асимптотической сходимости к оптимальному значению критерия качества (2), можно получить, что перестройка параметров объекта или управления должна производиться s соответствии с уравнениями: 55

60 определяющими выходные значения сс и

a k первого и второго блоков 4, 42. Когда размерности a {t) и eL {t) совпадают, b k® берется равным О. 10

K(t) определяется уравнением к(Ц=-K(t) A(t)-Àт(t) M(t) k(t)9(4) R (4) ВЪ) К{Ц- Q {t)

К(Т) = F

Эталонная система

«„{t) =А(Ч« {t) 8()0Ю

"мМ =xо.интеграторов, причем значения КЯ, Q (t),g (ЦВ {1) К{ ), необходимые для работы алгоритмэв, определяются до начала работы системы на стадии про-! ектицования.

Самонастраивающаяся система управления работает следующим образом.

Для управления объектом выходные координаты объекта управления х и х через третий и четвертый блоки 2g и

24 усилителей подаются на второй сумматор 3, которнй по формуле (8) образует сигнал М, который вместе с координатой х поступает íà входы четвертого блока 54 умножителей для получения значений гамильтониана Н по

Формуле (7). Выход четвертого, блока

54 умножителей связан с третьими входами первого и третьего блоков 51 и

51 умножителей, на первые и вторыевходы которых поступают соответствующие координаты объекта 1. Первый и третий блоки умножителей формируют. сигналы, поступающие затем на входы первого и второго блоков интеграторов, которые определяют алгоритмы настройки управляющего воздействия а или параметров объекта управления по формулам (10) и (9) соответственно. Выходной сигнал p(, второго блока 42 интеграторов подключен к второму входу объекта управления. Выходной Сигнал

at первого блока 44 .интеграторов cssзан первый вход второго блока 5 умножителей с первым входом первого

Ф сумматора 34, второй вход второго блока 52 умножителрй соединен с соответствующим выхбдом х объекта 1 управления, который через второй блок

22 усилителей подключен к второму входу первого сумматора 34. На выходе первого сумматора 3 после прохождения через первый блок 2 усилителей формируется по формуле (3) управляющий сигнал О, поступающий на первый вход объекта 1.

J .Предлагаемая система позволяет повысить точность работы путем отключения систем настройки в случае первоначального нахождения объекта на оптимальной траектории движения, иэза независимости процессов настройки параметров от. амплитуды и форма входных воздействий посредством сохУ ранения устойчивости адаптивной системы при конечных отклонениях параметров объекта от оптимальных значений параметров, Она может также найти применение и в тех областях техники, где известные схем самонастройки ранее не применялись. сочетание двух контуров настройки (параметрического и координатного} позволяет более оперативно и точно производить компенсацию возмущенных параметров.

1008Ü98

Составитель A.Ëàùåâ

Редактор K.Лежнина Техред А,Бабинец

Корректор N.Êîñòà, Заказ 2335/57, Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Рауновская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Предлагаемая система дает возможность упростить наладку систем управления из-за определения ряда параметров системы на стадии проектирования и снизить эксплуатационные расходы