Адаптивная система управления объектами с запаздыванием

Адаптивная система управления объектами с запаздыванием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобрете ние относится к системам автоматического управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками , включая время запаздывания , и может быть использовано в промышленности и при исследовании характеристик объектов с неизвестными параметрами. Цель изобретения - повышение качества управления и расширение функциональных возможностей. Адаптивная система управления тами с запаздыванием содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, регуля- top 3, объект управления 4, блок 5 аналого-цифровых преобразователей, блок 6 идентификации параметров математической модели объекта управления, блок 7 вычисления весовых функций по модели высокого порядка, блок 8 вычисления весовых функций по модели низкого порядка, блок 9 нахождения функции ошибок, блок 10 оценки истинного времени запаздывания объекта, блок 11 оценки параметров модели низкого порядка, блок 12 настройки коэффициентов регулятора. Цель изобретения достигается за счет введения блоков 5-12. 1 ил. с 9 сл to г о о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) А1 (51)4 G 05 В 13 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOf4V СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3938727/24-24 (22) 31. 07.85 (46) 15. 03.87. Бюл. N - 10 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.В.Ажогин, M.З.Згуровский, П.И.Бидюк, А.М.Демченко, В.Д.Романенко, Ю.С.Корбич, Н.К.Якимчук и А.И.Катюшин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1015336, кл. С 05 В 13/02, 1983. (54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками, включая время запаздывания, и может быть использовано в промышленности и при исследовании характеристик объектов с неизвестными параметрами. Цель изобретения— повышение качества управления и расширение функциональных возможностей.

Адаптивная система управления об" ектами с запаздыванием содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, регулятор 3, объект управления 4, блок 5 аналого-цифровых преобразователей, блок 6 идентификации параметров математической модели объекта управления, блок 7 вычисления весовых функций по модели высокого порядка, блок 8 вычисления весовых функций по модели низкого порядка, блок 9 нахождения функции ошибок, блок 10 оценки истин- д ного времени запаздывания объекта В блок 11 оценки параметров модели низ- фр кого порядка, блок 12 настройки коэффициентов регулятора. Цель изобрете- С ния достигается за счет введения блоков 5-12. 1 ил.

Система содержит задатчик 1 „элемент 2 сравнения, регулятор 3, объект ч управления, блок 5 аналого- 20 цифровых преобразователей, блок .б идентификации параметров математической модели объекта управления, блок

7 вычисления весовых функций объекта по модели высокого порядка, блок 8 25 вычислепия весовых функций объекта по модели низкого порядка, блок 9 нахождения функции ошибок, блок 10 оценки истинного времени запаздывания объекта, блок 11 оценки параметров модели низкого порядка, блок 12 настройки коэффициентов регулятора.

Адаптивная система управления состоит из двух контуров и работает следующим образом.

Первый контур содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, регулятор 3 и объект 4 управления. На первый вход регулятора 3 поступает ошибка регулирования с выхода элемента 2 сравне40 ния, которая используется для выра- ботки управляющего воздействия в соответствии с законом

U, = ГК(е„+ к ) — ф(1 + d,k) 3/q, (1) где U Y — измерения входа и выхода к объекта в момент k е„ вЂ” ошибка регулирования, d — дискретное время запаз-. дывания объекта, равное целому числу периодов дискретизации измерений, Ф*(1с+ с1»k) — оптимальное в смысле минимума среднеквадратичной ошибки предсказание выхода объекта, определяемое уравнением

П 3 В+

e*(k+ d,k) =- Й; YÄ; +

g U . +

1 12970

Изобретение относится к системам автоматического управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками, включая время запаздывания, и может быть использовано для адаптивного управления в различных отраслях промышленности и при исследовании характеристик объектов с неизвестными параметрами.

Целью изобретения является повы — 10 шение качества управления и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема системы адаптивного управления объектами с переменным за-.15 паздыванием.

09 2

c, „* (k + d-i,k-i), (2) где f g с — коэффициенты регуля1 ра, настраиваемые в соответствии с изменением динамических характеристик объекта;

m — порядок модели объекта, К, g — коэффициенты настройки регулятора на требуемую точность и скорость отслеживания задания.

Второй контур предназначен для настройки коэффициентов регулятора в соответствии с изменением динамических характеристик объекта и содержит блоки 5-12. На входы блока 5 посту— пают аналоговые сигналы с входа и выхода объекта, а также измеряемого возмущения, которые преобразуются в цифровую форму и подаются на вход блока б идентификации параметров модели объекта в виде

ГЪ

+ b,» U .+ с,Ч;

1=1 =0 (3) а. у где V„ — измеряемое возмущение на входе объекта;

Y„= — а,-У, +) Ь, U °,+ с;V„; а., Ь. » с. — коэффициенты полиномов авI торегрессивной модели скользящего среднего.

Порядок полиномов А, С равен m =

2, 3; порядок полинома В" равен

m+ d, где d „— максимально возможное время запаздывания объекта.

Блок б реализует процедуру оценки коэффициентов а,, Ь, с; на каждом периоде дискретизацйи в соответствии с новыми измерениями входа, выхода и возмущения объекта с помощью расширенного рекуррентного метода наименьших квадратов. Модель (3) учитывает все возможные значения времени запаздывания в определяемом экспериментально диапазоне значений d от нуля до d, но она не подходит для ах» вычисления коэффициентов регулятора из-за высокогс поряцка. Вычислительная процедура становится слишком сложной. Поэтому для этой цели используется модель низкого порядка вида

h« = Ь*

1» и л л

h« = Ь* — а Ь«.

2 1 (5) 20

С выхода блока 7 отсчеты весовой функции (5) поступают на вторые вхо- ды блока 8 вычисления весовой функции по модели низкого. порядка, на первые 25 входы которого подаются оценки коэфл л фициентов а;, Ьл« из блока 6 идентификации. В блоке 8 реализуется процедура обратного Z-преобразования для модели (4), в результате чего опре- 3р деляются отсчеты весовой функции для модели низкого порядка (4) л

=ha 0;

h, = h

35 (6) ...h =h»

d+ Q+m»

h =h* д»1 d+1

h = h« — Ь*

m+ di rr,.ä+ +д

Весовые функции (6) вычисляются 40 для всего диапазона значений времени запаздывания О, ..., д — 1.

Отсчеты весовых функций, вычисленные в блоках 7 и 8, подаются в блок

9 для нахождения функции ошибок S 45 (d;), определяемой соотношением д,. (Ь«)г .

К= 1

1с = d ° + 1, ... с1- + m» л (Ь«Ь )г к= ы+с1;+1

ЧЙ Е (О» с1лак 1)»

S(d1) = (7) 50 гдето =Т /Т

Т вЂ” время достижения переходной характеристикой 951 установившегося значения;

Т вЂ” период дискретизации.

3 12970 где d — оценка истинного времени запаздывания объекта.

Для оценки d используется метод вычисления и сравнения весовых функций объекта по модели (3) и по мо5 дели (4), причем по модепи (4) вычисляются импульсные характеристики л для каждого значения d.; в диапазоне л

О, ..., d — 1. С выходов блока 6 идентификации параметров объекта 10 л л л оценки а,, b» с. коэффициентов модели (3) поступают на входы блоков 7, 8, 11 и 12. В блоке 7 вычисляется весовая функция H*(Z) (2) объекта как обратное Z-преобразование модели (3), 15 т.е.

09

Значения функции ошибок S(d,.) поступают в блок 10, где определяется минимальное значение

S (d ) — нпп S(d, )",+d,-<(0»...d 1). о

Значение Й. » при котором S(d ) принимает минимальное значение, является искомой оценкой времени запаздывания объекта. Она передается на третий вход блока 11, на второй вход которого подаются отсчеты весовой функции H*(Z) из блока 7, а на трел тий — коэффициенты а из блока 6. В блоке 11 вычисляются оценки коэффил циентов b; модели (4) в соответствии с уравнениями л л

b =h*

1 <) (8) и л л которые вместе с оценкой d времени запаздывания подаются на вторые входы блока 12 настройки коэффициентов регулятора, на первые в..оды которого л подаются значения коэффициентов а., с; из блока 6 идентификации. В блоке 12 обновляются коэффициенты f, g,, c;

» 1» регулятора (2) в соответствии с новыл л л ми коэффициентами модели а., Ь., с;, !

» i» которые характеризуют динамику объ екта в данный момент времени. Коэффициенты регулятора Е;, g- c; и л

1» 1» оценка d времени запаздывания подаются на второй вход регулятора 3, который реализует закон управления (1).

Таким образом, замкнутый контур регулирования является адаптивным по отношению к переменным динамическим характеристикам объекта, включая время запаздывания, что способствует существенному повышению динамической точности стабилизации выхода объекта на задаваемом уровне.

Использование изобретения позволяет увеличить динамическую точность регулирования выходной переменной в условиях нестационарности динамических характеристик объекта и влияния измеряемых входных возмущений. Точность регулирования выходной переменной объекта в условиях медленного изменения его динамических характеристик выше по сравнению с классическим алгоритмом НЦУ на 20-40 .

5 12970 изобретения

Фо р мул а

Составитель В.Башкиров

Техред A.„Кравчук Корректор Н.Король

Редактор И.Рыбченко

Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 779/50

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Адаптивная система управления объектамй с запаздыванием, содержащая последовательно соединенные эадатчик, элемент сравнения, регулятор, объект управления, выход которого соединен с вычитающим входом элемента сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества 10 управления и расширения функциональных возможностей, в нее введены блок аналого-цифровых преобразователей, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вы- 15 ходом объекта, третий вход — с входом возмущающего воздействия, а выходы — с входами блока идентификации параметров математической модели объекта управления, выходы которого 20 соединены с входами блока вычисления весовых функций объекта по модели высокого порядка, блока вычисления

09 6 весовых функций объекта по модели низкого порядка, блока оценки параметров модели низкого порядка и блока настройки коэффициентов регулятора, вторые входы которого соединены с выходами блока оценки параметров модели низкого порядка, а выходы — с входами регулятора, выходы блока вычисления весовых функций объекта по модели низкого порядка соединены с входами блока нахождения функции ошибок, вторые входы которого соединены с выходами блока вычисления весовых функций объекта по модели высокого порядка и с вторыми входами блока вычисления весовых функций объекта по модели низкого порядка и блока оценки параметров модели низкого порядка, а выходы — с входами блока оценки истинного времени запаздывания объекта, выходы которого соединены с третьими входами блока оценки параметров модели Йизкого порядка.