Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами

Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - периодически меняющиеся величины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система стабилизации [1, АС №1019400], содержащая блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей. Сигналы с выходов объекта регулирования поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке задания коэффициентов происходит умножение сигнала с каждого выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока суммирования, где складываются. Сигнал с выхода блока суммирования приходит на первый вход второго умножителя и на оба входа первого умножителя. В первом умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на этот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя поступает на вход интегратора, где интегрируется. Сигнал с выхода интегратора поступает на второй вход второго умножителя. Во втором умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на сигнал с выхода интегратора. Сигнал с выхода второго умножителя поступает на вход объекта регулирования.

Недостатком этой системы в случае наличия в объекте периодически изменяющихся параметров является неустойчивость положения равновесия.

Задачей изобретения является обеспечение асимптотической устойчивости положения равновесия системы при наличии в объекте периодически изменяющихся параметров.

Сущность изобретения состоит в том, что в систему, содержащую блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей, дополнительно введены второй и третий блоки суммирования и блок задержки на величину, равную периоду изменения параметров объекта регулирования, при этом первый вход второго блока суммирования соединен с выходом первого умножителя, второй вход второго блока суммирования - с выходом блока задержки, выход второго блока суммирования соединен с входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, второй вход третьего блока суммирования соединен с выходом интегратора, выход третьего блока суммирования соединен с входом второго умножителя.

На фиг.1 представлена блок-схема системы. Система содержит объект регулирования 1, блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, первый умножитель 4, интегратор 5, второй блок суммирования 6, блок задержки 7, третий блок суммирования 8, второй умножитель 9, y₁, ..., y_m - выходы объекта регулирования.

Объект регулирования описывается уравнением

где х - n-мерный вектор состояний объекта регулирования, A(t+T) и b(t+T) - матрица состояния и вектор управления соответственно, элементы которых являются периодическими функциями с периодом T, y - m-мерный вектор выходных координат объекта, L - матрица выхода, u - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению

где χ - настраиваемый коэффициент контура адаптации;

α₀ - m-мерный вектор коэффициентов блока задания коэффициентов 2, выбираемый из условия:

- гурвицевый полином степени n-1 с положительным старшим коэффициентом (α(λ) - числитель передаточной функции объекта регулирования).

Используя критерий гиперустойчивости Попова, можно показать, что алгоритм настройки, реализуемый комбинированным способом в виде:

χ=χ₁+χ₂

χ₂=χ₂(t-T)-h₂(α₀ ^*y)²,

где χ₁ и χ₂^- соответственно интегральная и периодическая составляющие алгоритма адаптации, h₁, h₂>0 - числа, обеспечивает асимптотическую устойчивость системы.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выходов объекта регулирования 1 поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов 2. В блоке задания коэффициентов 2 происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования 1 на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 приходит на второй вход второго умножителя 9 и на оба входа первого умножителя 4, сигнал с выхода первого умножителя 4 идет на вход интегратора 5 и на первый вход второго блока суммирования 6. Сигнал с выхода второго блока суммирования 6 идет на первый вход третьего блока суммирования 8 и на вход блока задержки 7, сигнал с выхода блока задержки 7 идет на второй вход второго блока суммирования 6. Сигнал с выхода интегратора 5 идет на второй вход третьего блока суммирования 8, выход третьего блока суммирования 8 соединен с вторым входом второго умножителя 9. Выход второго умножителя 9 идет на вход объекта регулирования 1.

Технический результат заключается в возможности стабилизации адаптивной системы при наличии в объекте параметров, которые представляют собой периодические функции времени.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство СССР №1019400, кл. G 05 В 13/02, 1983 (прототип).

Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами, содержащая блок задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, а также последовательно соединенные второй умножитель, объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, выход блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены второй и третий блоки суммирования и блок задержки на величину, равную периоду изменения параметров объекта регулирования, при этом первый вход второго блока суммирования соединен с выходом первого умножителя, второй вход второго блока суммирования - с выходом блока задержки, выход второго блока суммирования соединен с входом третьего блока суммирования и с входом блока задержки, второй вход третьего блока суммирования соединен с выходом интегратора, выход третьего блока суммирования соединен с входом второго умножителя.