Самонастраивающаяся система управления

Самонастраивающаяся система управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(u> 746415

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0%0278 (21) 2578091/18-24 с присоединением заявки № (51)М. Нл.2

G 05 В 13/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 070780 Бюллетень ¹ 25 (5З) УАН 62-50 (088. 8) Дата опубликования описания 070780 (72) Авторы изобретения

К. A Пупков, В.И, Прокопов и О.Ю. Копысов

Московский институт электронного машиностроения (71) Заявитель (54) САМОНАСТРАИВАКЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автомати. ческому управлению и регулированию, в частности касается системы управления и стабилизации подвижными 5 объектами, сложными радиотехническими комплексами, промышленными роботами и т.д.

Известны самонастраивающиеся системы управления, содержащие модель блоки вычитания, сумматор, умножители и интеграторы, предназначенные для работы с объектами, у которых численные значения параметров неизвестны и могут изменяться в широком диапазоне (1}.

Известные самонастраивающиеся системы обладают тем недостаткбм, что неизвестные параметры могут быть вычислены только после окончания переходных процессов в системе.При этом точностЪ вычисления неизвестных параметров зависит от вида воздействий, поступающих на объект и модель. Эти недостатки снижают точность работы самонастраивающихся систем управления, сужают их область при мен ени я .

Известна также самонастраивающаяг.a система управления, содержащая первые умножители, первые входы которых соединены с соответствующими выходами объекта управления, а выходуя с входами первого сумматора,выход которого подсоединен к входу объекта управления, параллельные цепи иэ последовательно соединенных интеграторов, причем в каждой цепи входы первых интеграторов !соединены с соответствующими выходами объекта управления и с выходами интеграторов данной цепи, выходы интеграторов через матричный делитель подключены к первым входам соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков вычитания, а выходы с соответствующими входами вторых сумматоров, входы блоков вычитания подключены к одноименным выходам объекта управления и модели (2) .

) недостатком известной является недостаточно высокая точность, связанная с невозможностью вычисления известных параметров объекта -so

746415

Модель 2. (ц = CY(t) -бха

I Т где у= (у ...у ) и

Юий) F(t),, (0) =Уа)(2 вектор выходных координа модели 2, время переходных процессов в систе- ме.

Целью изобретения является повышение ТЬчности системы путем вычисления неизвестных параметров объекта во время переходных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в системе выход первого сумматора и соответствующие выходы объекта управления подключены к входу модели, а выходы вторых сумматоров соединены со вторыми входами соответствующих. первых умножителей.

На чертеже представлена самонастраивающаяся система управления объектом третьего порядка (n=3), имеющего два неизвестных параметра (m =

2).

Система содержит объект управления, модель 2, первые умножители 3, первый сумматор 4, блоки 5 вычитания интеграторы. 6, матричный делитель 7, вторые умножители 8, вторые сумматоры 9, выходные координаты х, х объекта управления, выходйые координ аты у, у, у> модели 2, выходные координатй „, Ц, f. блоков вычитания, выходные сигйалы г, rрд,,r интеграторов б первой параллельной цепи, выходные сигналы г

r>>, r>> йнтеграторов б второй параллельйой,цепи, выходные си гн алы

Wgg ° Wg z W g e 22 t WZy MBTPH iHO

ro делителя 7, выходные координаты

-к -к вторых сумматоров 9, извест4 ные постоянные сигналы й,,-с,, с1 -с„, входное воздействие Е(t) .

Работа самонастраийающейся системы управления описывается следующими уравнениями,, Объект управления хй) =Ax(t) 8u(t)+F(t), g(0)=x „) т где х = (х ...х„) — вектор выходных координат объекта управления, т — символ транспортирования, A - матрица неизвестных параметров объекта управления, F(t) †(n с 1) — вектор входного воздействия, (Ь-(n х 1) - вектор столбец, ц (t) — управляющее воздействие:

0 < 0 ... 0 0

А= 000... 0 1

0 02 Оз 0 О

С вЂ” иэвестная IIocтоянная (и n) — матрица вида

0 0 ... 0 0

0 0 0 . 0 1 матрица известных а, -С, °, °, а, -С, параметров сп., п и объекта 1 вида

О ° 0 0".0

0" "0 где

О

Х, фициенты матРицы A объекта управления, с;,..., с; — коэффициенты т известной мат( рицы С .

Выходные сигналы интеграторов

6 удовлетворяют матричному дифференциальному уравнению

R(t) = CR(t)+ Z(t), R(Q) - О, (5) где Р (t) — (n m) — матрица. управляющее воздействие U формирует.ся в виде и()=- к x(tj, (6) т где )с = (k . е k„) — вектор, вычисляемый по формуле

SO кИ) = K+ к®, (7) 15

".а -С 0." 0 m+< m+I" и (и известные параметры а.-с в. G pact+ а положены на тех же местах, что и в матрице A.

Выходные координаты Е,..., сп блоков 5 вычитания описываются алгебраическим уравнением

6(t) = х (t) — y(t), (3) а также удовлетворяют дифференциальному уравнению

25 ЕИ)= СЕ (О-Z(u, Е-(О) = 0 т

E. = ((= ... g — вектор выходп1 ных координ ат блоков вычита30

° ° 0

° ° ° Х

Irn

35 — (и щ) матрица в которой х; (t) х (t) — вы л

>m ходные координаты объекта

40 упр авле ни я при неизвестных параметрах;

< = (С; -ц; ...С; - ц;,)- постоянный вект ОР, в кОтОРОм

45 а,,...,а, — неиэ ве стные коэ ф746415 где к"=(к ...к О к ...к Ок ...к )

Jg+» Jg Jp, »р-m p и = (0 ... О к О ... 0 к O ... 0,) векторы, размеров (1 n), у котоРых одноименные компоненты не равны нулю одновременно.

Иэ нулевых компонент k ...,,k„. л фг вектора k образует вектор Й,"„= (k„k;g который вычисляется по формуле к (/) =o(- с + Д () (t), (8) где d (d; ...d,,c (c; ° ° ° т Cf с, ) — известные векторы размерности (1 m) .

Матрица R размеров (m n) вычисляется по формуле т т

Р = (Я Р,) Я если det Я R) 4 0» т

О, если det(Р) = 0.

Отличные от нуля компоненты вектора ) вычисляются по формуле

Ф вЂ” ф= I,"., и-пч). (10)

В формуле (10) О, — известные коэффициенты матрицы А объекта управления, d — заданные константы.

3р

Самонастраивающаяся система управления работает следующим образом.

Объект управления имеет неизвестные параметры а и а, параметр а — известен. Йзмерению доступны входное воздействие », управляющее воздействие f и выходные координаты объекта управления 1: x, x, Неизвестные постоянные параметры а, а> объекта управления непосредственно измерены быть не могут.

Для управления объектом с помощью самонастраивающейся системы одноименные выходные координаты объекта управления и модели 2 сравниваются на блоках 5 вычитания по формуле (3) .

Выходн ая координ ат а х„объекта управления соединена с входом интегратора б, стоящего первым в цепи из и = 3 последовательно соединенных интеграторов б, образующих первую параллельную цепь. Аналогично соединена выходная координата х со второй цепью из n = 3 последовательно соединенных интеграторов б. Общее число таких параллельных цепей равно m = 2, т.е. числу неизвестных коэффициентов матрицы А. Выходная координата х> объекта управления подключена к входу модели 2. Число n = 3 совпадает с порядком дифференциального управления, которое описывает объект управления, Выходы интеграторов б,стоящие в одной параллельной цепи, соединены с

X(t)=AX(t)-ВК X(t)+F(t), Х(0) =Х, -(11) 50 д 0 0 т е е

3к= О

d-o> ...

d„- а„

53 - (n w n) - матрица.

Окончательно иэ (11) получаем

К(/)=.РХ(1)+ F(t), Х(0) = Хц, (12) где

0 0 "° 0 0

9-- О о 0 - О О б5 -, (n n) - матрица. входом первого интегратора б этой цепи, параллельные цепи из последовательно соединенных интеграторов б выполняют интегрирование матричного дифференциального уравнения (5), Выходы всех интеграторов б подключены к входу матричного делителя 7, вычисляющего матрицу R+ по формуле (9) .

Выходы И матричного делителя 7 соединены с первыми входами соот/ ветствующих вторых умножителей 8, со вторыми входами которых соединены ! выходы соответствующих блоков вычитания, а выходы вторых умножителей подключены к входам соответствующих

15 вторых сумматоров 9.

Вторые умножители, первые входы которых присоединены к выходу матричного делителя 7, и вторые сумматоры 9 производят вычисления по фор2О мулам (7) и (8) .

Выходы вторых сумматоров 9 подключены ко вторым входам соответствующих первых умножителей 3, первые входы которых соединены с соответст25 вующими выходами объекта управления, а выходы первых умножителей 3 соединены с входом первого сумматора

4. Выход первого сумматора 4 присоединен к входам объекта управления

30 и модели

На выходе первого сумматора 4 формируется сигнал M(t) + (t) в котором управляющее воздействие»» вычисляется по формуле (б) .

После вычисления по формулам (8) (9). и (10) вектор k (. ) = k (. ) +

+ k(,) является функцией теперь уже известных параметров а;„объекта управления и заданных констант Й; . управление (7) обеспечивает заданный .

4О вид переходных процессов по выходным координ ат ам х < (t),:, х„() объекта управления, который полностью определяется коэффициентами

d (0 = 1,n) задаваемыми по желанию.

45 Подставляя в уравнение объекта управления (б), учитывая (7), (8) и (10), получаем

746415

Формула изобретения оС

ЦНИИПИ Заказ 3941/36 Тираж 956 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Предложен н ая самон астр аи вающая ся система облегчает задачу унификации

; ....- систем управления и может найти применение в тех системах, где предъявляются повышенные требования на фор му и длительность переходных процессов, таких как системы управления подвижными объектами в условиях неполной информации об их параметрах при действии на них неконтролируемых возмущений.

Самонастраивающаяся система управления, содержащая первые умножители, первые входы которых Соединены с соответствующими выходами объекта управления, а выходы с вхо-дом первого сумматора, выход которого подсоединен к входу объекта управления, параллельные цепи из последовательно соединенных интеграторов, причем в каждой цепи входы первых интеграторов соединены с со.ответствующими выходами объекта управления и с выходами интеграторов данной цепи,.выходы интеграторов .через матричный делитель подключены к первым входам соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами сост вет ствующих блоков вычит ани я, а выходы с соответствующими входами вторых сумматоров, входы блоков вычитания подключены к одноименным выходам объекта управления и модели, отличающаяся тем,что с целью повышения точности системы путем вычисления неизвестных параметров объекта во время переходных процессов, в ней выход первого сумматора и соответствующие выходы объекта управления подключены к входу модели, а выходы вторых сумматоров соединены со вторыми входами соответствующих первых умножителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Солодовников B.В. и др. Расчет и проектирование аналитических самон астр аи в ающи хся си стем с э т алонными моделями, N., 19 72, с. 1425 -17.

2 . Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2443151/24, кл. G 05 В 13/02, 11.01.75 (прототип) .