Самонастраивающаяся система управления Советский патент 1980 года по МПК G05B13/00 

1

Изобретение относится к автомати-ческому управлению и регулированию в частности касается системы ущэавления и стабилизации подвижными объектами, сложными радиотехническими комплексами, промышленными робот ами и т.д.

Известны самонастраивающиеся сис.темы 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 недостатком, что неизвестные параметрьа могут быть вычислены только после окончания переходных процессов в системе.При этом точност вычисления неизвестных параметров зависит от вида воздействий, поступающих на объект и модель. Эти недостатки снижают точность работы самонастраивающихся систем управления, сужают их область применения.

Известна также самонастраивающаяся система управления, содержащая

первые умножители,, перйые.входы которых соединены с соответствующими выхода1«ш объекта управления, а выходы с входами первого сумматора,выход которого подсоединен к входу объекта управления, параллельные цепи из последовательно соединенных интеграторов, причем в каждой .цепи входы первых интеграторов .соединены

Id с соответствующими выходами объекта управления и с выходами интеграторов данной цепи, выходы интеграторов через матричный делитель подключены к первым входам соответствующих

15 вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых .соединены с выходами соответствующих блоков вычитания, а

20 выходы с соответствующими входами вторых сумматоров, входы блоков вычитания подключены к одноименным выходам объекта управления и модели 2 .

25

недостатком известной является недостаточно высокая точность, связанная с невозможностью вычисления ном.звестйых параметров объекта во

время переходных процессов в системе.

Целью изобретения является повы.шение точности системы путем вычисления неизвестных параметров объекта So 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.

Йа чертеже представлена самонастраивающаяся система управления объектом третьего порядка (), имеющего дйа неизвестных параметра (т 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, j объекта управления, выходные координаты у , у,, у модели 2, выходные координаты , j, 3 блоков

вычитания, выходные сигналы г, г ,2 f г,з интеграторов 6 первой параллельной цепи, выходные сигналы Гд ,

интеграторов 6 второй

23

раллельной .цепи , выходные сигналы W,, , л/ г2 / «23 матричного делителя 7, выхЬдные координаты -Kf, -к,вторых сумматоров 9, известные постоянные сигналы , .-q

входное воздействие f{t).

Работа самонастраийающейся системы управления описывается следующими уравнениями.,

Объект управления

xW--ДхШ «i/Yt; FffJ, хГО)--х„, (1

де X (х...х) - вектор выходных

координат объекта управления,

т - символ транспортирования, А - матрица неизвестных параметров объекта . управления, F(t)-(nx:l) - вектор входного воздействия, {Ь-(nxl) - вектор столбец, u(t) - управляющее воз ;ействие:

о i о ... о о дд 6... о /

А

-о/о.,

Модель 2Y(t) CY{t)-(xit)dt(t)F(t)/Y(,(2y

где у 5 (у . ..у ) - вектор выходных координз модели 2,

С - известная постоянная(пх п) - матрица вида

О О ... 00

/0 О О ... О 1 Ч -Cg-C... -С„.,-t G - матрица известных а

{гп-ч 1„ in параметров объекта 1 вида

О о О ... О

(} о ...о о-.- о L

«..,

известные параметры а;.-с в . G расположены на тех же местах, что и в матрице А.

Выходные координаты ,..., п 0 блоков 5 вычитания описываются алгебраическим уравнением

(t) X (t) - y(t, (3) а также удовлетворяют дифференциальному уравнению

5 (t) - Се. (t)Z(tM, е- W - о, где --Ге,... е; /вектор выходных координат блоков вычитания.

/О ... о

2(){б:.-д - -J

- (пх m) - матрица в которой х; (t) ,. . . ,

Xj(t) - выходные координаты объекта управления при неизвестных паJ. раметрах; (С. -О; ...С; - О, - постоянный векJ / П7

тор, в котором

Э(, .. ., tffj неизвестные коэффициенты матрицы А объекта управления,

cj , . ..,с/ - коэффициенты известной матрицы С.

Выходные сигналы интеграторов 6 удовлетворяют матричному дифференг циальному уравнению

R(t) CR(t)Z(t), R(0)0, (5) где P(t) - (n m) - матрица.

Управляющее воздействие и формируется в виде

0 . )--- (t), (6) где k (k.s.k) - вектор, вычисляемый по формуле

5 (,(7) К rfK.... К; (7 Л; ...К; К ...К- J S + f Jf Jf4 {-0...0 ...0 ...0 j векторы, размеров (IXn), у которых одноименные компоненты не равны нулю одновременно. Из нулевых компонент k; вектора 1с образует вектор - (ki ...kj), который вычисляется по формуле K(f))E,(t), (8) (d,; ...dg ,Э (с; с ) - известные векторы размерное ти (1 х: т) . Матрица R размеров (m5-.n) вычис ляется по формуле {Е) WKRR)O, R%r I О, если detC Ю 0. Отличные от нуля компоненты вектора k вычисляются по формуле ,-,..(10) в формуле (10) Sj - известные коэф фициенты матрицы объекта управления, djp - заданные константы. Самонастраивающаяся система управления работает следующим образом Объект управления имеет неизвест ные параметры а и а, параметр aj - известен. Измерению доступны входное воздействие W, управляющее воздействие f и выходные координаты объекта управления 1: х, х, х. Неизвестные постоянные параметры а, а объекта управления непосредствен но измерены быть не могут. Для управления объектом с помощью самонастраивающейся системы одноименные выходные координаты объек та управления и модели 2 сравнивают ся на блоках 5 вычитания по формуле (3) . Выходная координата х., объекта управления соединена с входом интег ратора 6, стоящего первым в цепи из п 3 последовательно соединенн интеграторов б, образующих первую параллельную цепь. Аналогично соеди нена выходная координата Xg со второй цепью из п 3 последовательно соединенных интеграторов 6. Общее число таких параллельных цепей равно m 2, т.е. числу неизвестных ко эффициентов матрицы А. исходная коо дината Хз объекта управления подклю чена к входу модели 2. Числоп 3 совпадает с порядком дифференциальн го управления, которое описывает объект управления. Выходы интеграторов 6,стоящие в сдвой параллельной цепи,соединены с входом первого интегратора 6 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 .матричного делителя 7 соединены с первыми входами соответствующих вторых умножителей 8, со вторыми входами которых соединены выходы соответствующих блоков вычитания, а выходы вторых умножителей подключены к входам соответствующих вторых сумматоров 9. Вторые умножители, первые входы которых присоединены к выходу матричного делителя 7, и вторые сумматоры 9 производят вычисления по формулам (7) и (8) . Выходы вторых сумматоров 9 подключены ко вторым входам соответствующих первых умножителей 3, первые входы которых соединены с соответствующими выходами объекта управления, а выходы первых умножителей 3 соединены с входом первого сумматора 4. Выход первого сумматора 4 присоединен к входам объекта управления и модели 2. На выходе первого cy шaтopa 4 формируется сигнал w(t)-+ (t) , в котором управляющее воздействие w 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 dj .jУправление (7) обеспечивает заданный вид переходных процессов по выходным координатам х (t) ,/. . ,x,i(t) объекта управления, который полностью о пределяется коэффициентами dg(f 1,п), задаваемыми по желанию. Подставляя в уравнение объекта управления (б), учитывая (7), (8) и ЦО) , получаем ii(t)--Ax(t)- ек (t) -ь , ;f ( „. (11) « /о ;о ... о i о о ... о - () - матрица. Окончательно из (11) получаем K(t)-Dx(t) F(t), хго; -Хе, (12) где О 1 О ... О О . О О Л-/Л:. 2 3 () - матрица.