АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени параметры.

Известна адаптивная система управления [1], содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, сумматор, два умножителя и интегратор, предназначенная для использования в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины.

Недостатком данной системы являются узкие функциональные возможности, так как система не может работать с объектами, обладающими запаздыванием.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система управления [2], содержащая первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, последовательно соединенные первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, последовательно соединенные второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов, входы первого блока суммирования соединены с соответствующими выходами первого блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока запаздывания, выходы которого подключены к соответствующим входам второго блока задания коэффициентов, соединенного выходами с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен ко второму входу четвертого умножителя, выход первого блока суммирования соединен со вторым входом третьего умножителя, второй вход и выход третьего блока суммирования подключены соответственно к выходу второго умножителя и выходу объекта регулирования.

Недостатком этой системы является необходимость выбора и задания элементов числового вектора настройки параметров регулятора в условиях априорной неопределенности, что, как правило, представляет собой сложную задачу, решение которой существенно затрудняется с ростом размерности систем управления. Более того, в некоторых системах априорный выбор числовых значений элементов указанного вектора может быть и невозможен, хотя в каждом конкретном случае, т.е. при том или ином наборе неизвестных постоянных или медленно изменяющихся параметров объекта управления решение задачи может иметь место. Таким образом, указанный недостаток существенно ограничивает функциональные возможности известных адаптивных систем управления, при построении которых используются неявные эталонные модели. В такой ситуации самонастройка вектора параметров является наиболее целесообразной, а в ряде случаев и единственно возможным подходом к построению систем управления, устойчиво работоспособных в условиях априорной неопределенности.

Цель изобретения является расширение функциональных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей объект управления, блок запаздывания, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления соединены с входами блока запаздывания, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен ко второму входу третьего умножителя, входы второго блока суммирования соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, выход первого блока суммирования подключен к соответствующим входам третьего и четвертого умножителей, выход третьего умножителя через второй интегратор соединен с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к входу третьего блока суммирования, введены первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы и вторые умножители, выходы объекта управления, соединены с соответствующими входами первых и вторых умножителей, выходы каждого первого умножителя через последовательно соединенные соответствующие блок вычисления модуля и первый интегратор соединен с входом соответствующего второго умножителя, выходы вторых умножителей подключены к входам первого блока суммирования, выход которого подключен к вторым входам первых умножителей и к первому входу третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к входу объекта управления.

Вводя в систему первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы и вторые умножители, получают в системе новую функцию, которая заключается в том, что теперь элементы числового вектора настройки параметров регулятора будут настраиваться, что обеспечивает условие нормального функционирования объекта управления.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы управления.

Система содержит объект управления 1, блок 2 запаздывания, блок 3 задания коэффициентов, первые умножители 4_i (i = 1, m), блоки вычисления модуля 5_i, первые интеграторы 6_i, вторые умножители 7_i, первый блок суммирования 8, второй блок суммирования 9, третий умножитель 10, второй интегратор 11, четвертый умножитель 12, третий блок суммирования 13.

Выходы объекта управления 1 связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя 4_i (i = 1, m), входами каждого второго 7_i умножителя и соответствующими входами блока 2 запаздывания, выход каждого первого умножителя 4_i связан с входом каждого блока вычисления модуля 5_i (i = 1, m), выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора 6_i (i = 1, m), выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя 7_i (i = 1, m), выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования 8, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого 4_i умножителя, ко второму входу третьего умножителя 10 и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания 2 соединены с соответствующими входами блока 3 задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока 9 суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя 10 и ко второму входу четвертого умножителя 12, выход третьего умножителя 10 соединен с входом третьего интегратора 11 выход которого связан с первым входом четвертого умножителя 12, выход которого подключен ко входу третьего блока 13 суммирования, первый вход которого связан с выходом первого блока суммирования, а выход подключен к входу объекта управления.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выхода объекта 1 управления поступают на соответствующие входы блока запаздывания 2. Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вторые входы каждого первого умножителя 4_i (i = 1, m). На первые входы каждого первого 4_i (i = 1, m) умножителя поступают соответствующие сигналы с выхода объекта управления 1. С выходов каждого первого 4_i умножителя сигналы поступают на входы соответствующих блоков вычисления модуля 5_i (i = 1, m), где вычисляются их абсолютные значения. С выходов блоков вычисления модуля 5_i сигналы поступают на входы соответствующих первых интеграторов 6_i (i = 1, m), где интегрируются. Сигналы с выходов каждого первого 6_i (i = 1, m) интегратора поступают на первые входы каждого второго умножителя 7_i (i = 1, m). На вторые входы вторых умножителей 7_i поступают соответствующие сигналы с выходов объекта управления 1. С выходов каждого второго умножителя 7_i сигналы поступают на входы первого сумматора 8, где складываются. Сигналы с выхода первого 8 сумматора поступают на второй вход третьего умножителя 10 и на первый вход третьего сумматора 13. Сигналы с выходов блока 2 запаздывания через время, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы блока 3 задания коэффициентов. Сигналы с выхода блока 3 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока 9 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода второго блока 9 суммирования поступает на первый вход третьего умножителя 10 и на второй вход четвертого умножителя. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 8 суммирования на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода третьего 10 умножителя поступает на вход второго интегратора 11, где интегрируется. Сигнал с выхода второго интегратора 11 поступает на первый вход четвертого умножителя 12, где происходит умножение сигнала с выхода второго интегратора 11 на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода четвертого умножителя 12 поступает на второй вход третьего блока 13 суммирования, где складывается с сигналом, поступающим на первый вход третьего блока 13 суммирования с выхода первого блока 8 суммирования. Сигнал с выхода третьего блока 13 суммирования, являющийся сигналом управления, поступает на вход объекта управления.

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

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени параметры. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей адаптивной системы управления за счет настройки значений элементов числового вектора параметров. Система содержит умножители, интеграторы, сумматоры, блок запаздывания, блок задания коэффициентов, блоки вычисления модуля. 1 ил.

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, выходы которого соединены с входами блока запаздывания, выходы которого подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, первый блок суммирования, выход которого подключен к второму входу третьего умножителя, второй блок суммирования, входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, выход второго блока суммирования подключен к соответствующим входам третьего и четвертого умножителей, выход третьего умножителя через второй интегратор соединен с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введены первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы и вторые умножители, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами первых и вторых умножителей, выход каждого первого умножителя через последовательно соединенные соответствующие блок вычисления модуля и первый интегратор соединен с входом соответствующего второго умножителя, выходы вторых умножителей подключены к входам первого блока суммирования, выход которого подключен к вторым входам первых умножителей и первому входу третьего блока суммирования.