Адаптивная система управления

Адаптивная система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ , содержащая модель объекта управления , подключенную первым выходом к первому входу первого сумматора , второй вход которого соединен с выходом объекта управления, выход первого сумматора подключен к первому входу первого блока умножения, выход регулятора соединен с входом объекта управления, первым входом модели объекта управления, входом блока определения модуля и входом релейного блока, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого подключен к первому ёходу первого блока деления , к второму входу которого подключен через второй сумматор выход блока определения модуля, выход первого блока деления соединен с вторым входом модели объекта управления, отличающаяся тем, , с целью повышения точности и качества управления, в нее введены два блока памяти, второй и третий блоки умножения , третий и четвертый сумматоры, второй блок деления, блок сравнения и три задатчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с выходом первого задатчика, второй вход с первым выходом блока сравнения, третий вход - с первым выходом второго блока памяти, первый выход первого блока памяти соединен с первыми входами второго блока умножения, третьего блока умножения и второго блока памяти, вт)рой выход первого блока памяти соединен с третьим входом модели объекта управления, подключенной вторым выходом к второму входу второго блока умножения, выход которого через третий сумматор подСО ключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с третьим выходом модели объекта управления, выход второго блока деления соединен с вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго блока памяти, вход четвертого сумматора подключен к выходу третьего блока умножения, а вы:о зь ход - к входу блока сравнения, соединенного вторым выходом с г етьим входом второго блока памяти, подключенного выходом к входу регулятора, выход второго задатчика соединен с входом третьего сумматора и выход |третьего задатчике подключен к третьему входу третьего блока умножения .

1136110

Изобретение относится к автоматическому управлению нестационарными технологическими процессами и может быть использовано в.химической, нефтехимической М металлургической промыаленности, в частности, при производстве кальцинированной .соды.

Известна адаптивная система управления нестационарным процессом, содержащая ббъект управления и соединенный с ним первым входом блок идентификации, с выхода которого сигнал поступает на блок управления, а выход блока управления соединен c входом объекта и вторым входом блока идентификации (1) .

Недостатками этой системы являются отсутствие необходимых условий для идентификации и низкая точность управления при выходе управляющих воздействий, определенных блоком уп- щ равления, за пределы технологических ограничений. Первый из указанных недостатков обусловлен технической реализацией линейно зависимых управляющих воздействий и закона иденти- 5 фикации на основе квадратичной меры качества идентификации. Второй недостаток связан с отсутствием возможности технически реализовать управляющие воздействия, определенные блоком управления, что.приводит к рассогласованию реального и заданного выходов объекта управления.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является адаптивная система управления, содержащая объект управления и модель объекта управления, соединенные соответственно выходом и первым выходом с входами первого сумматора,выход"которого соединен с первым входом бпо" 40 ка умножения, регулятор, выходы кото- рого соединены с входами объекта управления,первыми входами модели,последовательно соединены через входы релейного блока, вторые входы первого 5 блока умножения - с первыми входами, первого блока деления и.через входы блока выпрямителей, сумматор — с вторым входом первого блока деления, причем выходы первого блока деления соединены с вторыми входами модели Ц.

Однако для известной системы характерны недостаточная точность и невысокое качество управления, приводящие к увеличению расходов входных материальных и энергетических потоков технологического процесса— объекта управления, что обусловлено отсутствием учета технологических ограничений на расходы входных пото= Оо ,ков и приводит к рассогласованию заданного значения параметра выходного потока и его реального значения, т.е. снижению точности управления.

Кроме того, система синтеэирована с 65 использованием показателя качества управления в виде квадратичной формы только от изменений входных потоков, параметрами которой является стоимость входных потоков.

Цель изобретения — повышение точости и качества адаптивной системы управления.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивную систему управления, содержащую модель объекта управления, подключенную первым выходом к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, выход первого сумматора подключен к первому входу первого блока умножения, выход регулятора соединен с входом объекта управления, первым входом модели объекта управления, входом блока определения модуля и входом релейного блока, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого подключен к первому входу первого блока деления, к второму входу которого подключен через второй сумматор выход блока определения модуля, выход первого блока деления соединен с вторым входом модели объекта управления, введены два блока памяти, второй и третий блоки умножения, третий и четвертый сумматоры, второй блок деления, блок сравнения и три задатчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с выходом первого эадатчика, второй вход — с первым выходом блока сравнения, третий вход — с первым выходом второго блока памяти, первый выход первого блока памяти соединен с первыми входами второго блока умножения, третьего блока умножения и второго блока памяти, второй выход первого блока памяти соединен с третьим входом модели объекта управления, вторым выходом подключенной к второму входу второго блока умножения, выход которого через третий сумматор подключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с третьим выходом модели объекта управления, выход второго блока деления соединен с вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго блока памяти, вход четвертого сумматора подключен к выходу третьего блока умножения, а выход — к входу блока сравнения, вторым выходом соединенного с третьим входом второго блока.памяти, выходом подключенного к входу регулятора„., выход второго эадатччка соединен с входом третьего сумматора и выход третьего задатчика подключен к третьему входу третьего блока умножения.

1136110

v к-» к с» . = с» . »» а

1 1

35 к

У Ун

С технологической точки зрения в отличие от известной адаптивной системы качество ведения техноло« гического процесса фиксируют на основе интегрального показателя расходов входных материальных и энерге- 5 тических потоков технологического процесса и

I =,«S С„U„.

»» где n — число входных потоков, C, — стоимости входных потоков;

» значение входных потоков.

»

При заданном значении параметра

»выходного потока технологического процесса, у»», заданных верхних »»; и нижних 0 - граничных значениях

» вп входных потоков, а также при идентифицированных параметрах а, модели йестационарного технологического процесса и

Ум

1=» блоки, введенные дополнительно в предлагаемую систему позволяют образовать новый контур управления,и 25 повысить точность и качество управления, На чертеже представлена блок-схема предлагаемой адаптивной системы управления. 30

Система содержит модель 1 объекта .у ".равления, первый сумматор 2, объект 3 управления, первый блок 4 умножения, регулятор 5, блок б определения модуля, релейный блок 7, первый блок 8 деления, второй сумматор 9, первый 10 и второй 11 блоки памяти, второй 12 и третий 13 блоки Умножения, третий 14 и четвертый 15 сумматоры, второй блок 16 деления, блок 17 сравнения, первый 18. 40 второй 19 и третий 20 задатчики, выход 21 блока сравнения, выход 22 второго блока памяти.

Система функционирует следующим образом, 45 к

Расходы входных потоков U в момент времени K с регулятора 5 поступают на вход » -мерного объекта 3 управления, первый вход модели 1, входы релейного блока 7 и блока б. В 50 течение. заданного интервала времени ь., расходы входных потоков остаются постоянными, и происходит идейтификация параметров модели процесса с последующим определением значений новых расходов входных потоков. Выход ) объекта 3 управления и выход »)"„ модели сравниваются в первом сумматоре 2. После этого ошибка рассогласования с выхода первого сумматора 2 используется в контуре идентификации блоки 4, б, 7, 8, 9) для определения величины коррекции параметров модели по закону

V. да, = » О .K.)u",) причем релейный блок 7 вырабатывает сигналы sign и;, а блок б и второй к сумматор 9 образуют X (U";) . Величина коррекции параметров модели поступает на модель 1 через второй вход и приводит к новым значениям параметров

После завершения коррекции параметров контур идентификации (блоки 4, 6, 7, 8, 9) переходит в состояние ожидания реакции на новые расходы входных потоков, С появлением реакции идентификация возобновляется.

Завершение идентификации переводит в активное состояние из состояния ожидания контур определения расходов входных потоков (блоки 10

20), Указанный контур в зависимости от конкретной реализации осуществляет от 1 до 2" циклов поиска расходов входных потоков,,минимизирующих интегральный показатель расходов входных материальных и энергетических потоков.

Первый цикл поиска управляющих воздействий отличается от всех последующих.тем, что первый 18, второй 19 и третий 20 эадатчики устанавливают в заданное состояние (для интервала времени ») .. Кроме того, в блоке 17 сравнения устанавливают к начальное значение 1О, заведомо большее о»,г *

Поиск оптимальных расходов входных потоков на »»» -ом цикле осуществляется следующим образом. Первый блок 10 памяти, ожидающий окончания m --1 цикла, переходит в активное состояние и формирует допустимые значения расходов входных потоков в соответствии с хранящейся матрицей и значениями 0; „и U" ";„, поступающими на первый вход с первого задатчика 18. На каждом цикле используется одна строка матрицы (имеющей размерность: количество циклов *n) соответствующая номеру цикла. Строки матрицы состоят иэ и цифр: ми- нус единиц, плюс единиц и одного нуля. Формирование значений расходов входных потоков происходит путем замены элементов строки матрицы верхними или нижними граничными значениями входных потоков, причем 1--й элемент строки соответствует,» -му потоку, минус единица заменяется на нижнее граничное значение, а плюс .единица — на верхнее граничное значение. Исключение составляет нулевой элемент строки с номером 1, он

1136110 и управление передается через блок сравнения на третий вход второго блока 11 памяти. Последний активизируется и запоминает значения расходов входных потоков, поступающих на первый вход с первого выхода первого блока 10 памяти и на второй вход с выхода второго блока 16 деления соответственно. После запоминания значений расходов входных потоков второй блок 11 памяти переходит в состояние ожидания и замыкается обратная связь через блок 10 памяти, В результате этого начинается m+1 цикл.

Работа контура определения значений расходов входных потоков на всех циклах, кроме последнего, аналогична.

На последнем цикле обратные связи не замыкаются, управление передается с блока 17 сравнения на второй блок 11 памяти, откуда записанные последними, а следовательно, оптимальные значения расходов входных потоков через второй выход поступают на вход регулятора 5 и затем реализуются. Контур определения значений расходов входных потоков переходит в состояние ожидания.

Функционирование предлагаемой адаптивной системы в момент времени

K+p (р=0,1,2...) аналогично описанному °

Изсбретение реализует предложения дуального управления и может быть использовано для широкого класса нестационарных технологических процессов, например, в производстве кальцинированной соды.

Техническим преимуществом предлагаемой системы по сравнению с известной является то, что она учитывает ограничения на расходы входных потоков, позволяет в результате корректировки модели добиться высокой точности управления нестационарными технологическими процессами. Поскольку система минимизирует интегральный показатель расходов входных материальных и энергетических потоков, она улучшает технико-экономические показатели ведения процесса. Кроме того, rlpH управлении процессом она обеспечивает адаптацию не только к изменению характеристик процесса, но и к изменению ограничений .на расходы входных потоков в каждом такте управления. Это особенно важно при согласовании функционирования нескольких технологических объектов. ю1 .причем на входы блока 13 умножения поступают полностью сформированные значения расходов входных потоков с 45 выхода второго блока 16 деления и первого выхода первого блока 10 па мяти, с выхода задатчика 20 поступают значения стоимостей входных потоков C; . Блок 17 сравнения и второй 5О блок 11 памяти определяют I, и соответствующие ему значения U..

ЕСЛИ I W Io,t ГдЕ Ieqe = т и (т", -Е,,..., I,1I, то через выход блока 17 сравнения и первый вход первого 55 блока 10 памяти замыкается обратная связь, в результате чего начинается

М и y Ic

m+1 цикл. Если . Im < Х, то ? остается равным нулю. Таким образом, на m-ом цикле получаем

I 1 и

Ф 1 0) >... ° Vn1

UL1 - ot .ц„; 5

У(У4 „; IФ5IIgВ причем,, (могут принимать все значения аг 1 до п включительно.

Вторые блоки 12 умножения, блок 16 деления, задатчик 19 и третий сум« 10 матор 14 вычисляют значения

11- 1 (y» . s U ) /s

1в1 причем на первый вход второго блока 12 умножения поступают сформиро- 15 ванные значения расходов входных потоков -U,". с первого входа первого блока 10 памяти, а на второй вход— значения параметров модели а, втоГ рого входа модели 1. Парные произве- 20 дения а" U," с выхода второго блока 12 умножения поступают на входы третьего сумматора 14, на другой вход которого поступает с второго задатчика 19 заданное значение параметра выходного потока технологического

П-1 процесса у". Разность у"- p s. V" с

1=1 выхода третьего сумматора поступает на первый вход второго блока 16 деления, на другой вход которого с выхода модели 1 поступает значение параметра а"; .Номер параметра, поступающего на вход второго блока 16 де ления, определяется сигналом, идущим в каждом цикле с выхода первого бло- 35 ка 10 памяти на третий вход модели 1.

Блок 13 умножения, задатчик 20 и, четвертый сумматор 15 вычисляют интегральный показатель входных потоков 40

Составитель Н.Кудрявцев

Редактор С.Саенко - Техред З.Палий Корректор.Е. Сирохман

Заказ 10284/34 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, ц. 4/5

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