Адаптивная система управления нестационарным объектом Советский патент 1980 года по МПК G05B13/02 

(54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ--- Предложение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах управления петательных аппаратов. Известны системы управления l. Недостаток этих систем состоит в том что бесконечно большой коэффициент усиления физически не реализуем в линейных системах, а следовательно, инвариантность систем обеспечивается с некоторой погрешностью, тем большей, чем мень ше коэффициент усиления системы. Кроме того, в этом случае обеспече ние Свойства параметрической инвариантности, как правило, встает в противоречие с обеспечением устойчивости движения системы, поскольку увеличение коэффициента передачи системы связано с уменьшением запасов устойчивости. Степень инвариантности таких систем низка, а практическое их применение ограничено системами, которые могут работать в автоколебательном скользящем режиме. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемой цели является система, содержащая измерительное устройство, блок идентификации, блок вычисления сигнала адаптивного управления :i органы управления 2. Эта система на основании измеренных сигналов, пропорциональных координатам движения объекта управления и управляющих воздействий, а также на основашш сигналов, полученных в результате решения задачи идентификации, формирует управлякаций сигнал по алгоритму адаптивного управления. К недостаткам прототипа относятся неудовлетворительное качество переходного процесса, весьма ограниченная возможность его практического применения, поскольку здесь не учитываются реально существующие внешние аддитивные воз- . мущения, помехи, а также нестациоиар- нос.ть объекта управления. Указанные же факторы приводят к тому, что идентификация объекта управления производится с 37.9 .погрешностью, часто исключающей достижение требуемой параметрической инвариантности. Недостатком ; прототипа является и т6 обстоятельство, что указанная система не обеспечивает необходимого свойства грубости по отношению к случай ным изменениям параметров объекта управленияг и, следовательно, может оказаться при определенных условиях неустойчивой. Цель изобретения - 5гвеличенив устойчивости и повышение качества переходного процесса при параметрических возмущениях. Это достигается тем, что в адаптивную систему, содержащую блок измерения управляющего воздействия и последователь но соединенные блок вычисления сигнала адаптивного управления, органы управления, объект управления, измеритель выходкого сигнала, блок идентификации и анализатор погрешности идентификации, а вход объекта управления соединен с входом блока измерегшя управляклцего воздействия, дополнительно введены блок памяти, корректирующее звено и последовательно соединенные коммутатор и блок формирования сигнала линейного управления, выход которого связан с выходом блока вычисления сигнала адаптивного управления, второй выход коммутатора соединен со входом блока вычисления сигнала адаптивного управления и через корректирующее звено со вторым, входом органов управлениз, первый и второй входы блока памяти соединены с выходами соответственно из7мерителя выходного сигнала и блока измерения управляющего воздействия, первый выход блока памяти соединен со вто рым входом анализатора погрешности иден тификации, а вторые выходы - со вторыми входами блока идентификации, выход Которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом анализатора погрешности иденТИфПКЙЦИИ... Фуню.иональная схема системы дискрет ного адаптивного управления изображена на -чертеже. Она содержит объект 1 управления, лз меритёдь 2 выходного сигнала, блок 3 идентификации, коммутатор 4, анализатор 5 погрешности идентификации блок 6 вычисления сигнала адаптивного управления, блок 7 формирования сигнала линейного управления, блок 8 памяти, органы 9 упч равления, блок 10 измерения управляющего, воздействия, корректирующее звено 11. 6 Система работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный координате движения объекта 1 управления, измеренный измерителем 2 выходного сигнала, подается на первый вход блока 3 идентификации. На другие входы этого блока поступает информация о предыдущих значе- ниях измеряемой величины к сигнала управления. На основе этой информации в блоке 3 идентификации производится вычисление неизмеряемых коэффициентов управления объекта управления путем реше ния системы линейных алгебраических уравнений, где в качестве аргументов используют измеренные в настоящий и предыдущие моменты времени значения входного и выходного сигнала. Результаты вычислений из блока 3 идентификации подаются в анализатор 5 погрешности идентификации, где сравниваются по модулю с некоторыми заданными номинальными значениями идентифицируемых величин, хранящимися в блоке 8 памяти. Если разность значений модуля иден |Тифицируемой величины и модуля соответ.ствующего заданного значения не превышает требуемой погрешности идентификации i,,.To анализатор 5 погрешности идентификации подает сигнал на коммутатор 4, обеспечивающий передачу информации с выхойа блока 3 идентификации ка блок 6 вычисления сигнала адаптивного управления, который совместно с блоком 11, решая нелинейный разностный алгоритм управления, вырабатывает сигнал обеспечивагаций в системе требуемое свойство параметрической идентификации. В случае, если задача- идентификации решается с погрешностью, превышающей аадакную. то в анализаторе 5 погрешности идентификаций рассчитанное с недопустимой погрешностью значение параметра объекта 1 управления аннулируется и заменяется его номинальным значением, взятым из блока 8 памяти. Коммутатор 4 переключает выдачу информации и подает ее не на вход блока 6 вычисления сигнала адаптивного управления, а, на блок 7 выдачи сигнала линейного управления, где реализуется-обычный линейный алгоритм травления, обеспечивающий системе лишь выполнение условий устойчивости. Переключение с адаптивного управления на обычное позволяет обновить информацию в блоке 8 памяти о значениях управляющего сигнала, которая может быть искажена накопившейся погрешностью идентификации и уточнить на ее основе значешш иденти}зицируемых параметров. В этом случае адаптивное управление на короткое время отключается, за счет алгоритма пикейного управления отрабатываются и компенсируются возмущения, выэванные накопившимися ошибками идентификации, и затем вновь включается адаптивное управление при новых начальных условиях. Переключение с адаптивного управления на обычное линейное происходит,. как правило, на тех участках движения объекта управления, где наиболее существенно про является его нестационарность и, следовательно, усложняются условия работы регупятора. Реализация более простого линейного алгоритма управления в этих условиях облегчает работу регулятора. Таким образом, блок 7 здесь, помимо указанных функций, выполняет роль резервного регулятора, включающегося в наиболее ответс венные моменты времени, когда в силу на ложенных на систему ограничений по точности идентификации адаптивное управление является недостаточно эффективным. Положительный эффект от использования изобретения в системах автоматического управления подвижными нестационарными объектами состоит в том, что за счет повышения точности идентификации коэффициентов уравнения объекта управления обеспечивается более полно свойство инвариантности переходного прсжесса в замкнутой системе к параметрическим воз мущениям при обязательном обеспечении свойства грубости. Формула изобретения Адаптивная система управления нестационарным объектом, содержащая блок измepe Iия управляющего воздействия и последовательно, соединенные блок вычисления сигнала адаптивного управления, органы управления, объект управления, измеритель выходного сигнала, блок идентификации и анализатор погрешности идентификации, а вход объекта управления соединен со входом блока измерения управляющего воздействия, отличающа:Я с я тем, что, с целью увеличения устойчивости и повышения качества переходного процесса при параметрических возмущениях системы, она содержит блок памяти, корректирукнцее звено и последовательно соединенные коммутатор и блок формирования сигнала линейного управления, выход которого соединен, с выходом блока вычисления сигнала адаптивного управления, второй выход коммутатора соединен со входок бЛока вычисления сигнала адаптивного управления и через корректирующее звено - со вторым входом органов управления, первый и второй входы блока памяти соединены с выходами соответственно измерителя выходного сигнала и блока измерения управляющего воздействия, первый выход блока памяти соединен со вторым входом анализатора погрешности идентификации, а вторые выходы - со вторыми входами блока идентификации, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход комму-г татора соединен с выходом анализатора погрешности идентификации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Петров Б. Н. и др. Принципы построения и проектирования самонастраивакяцихся систем управления, М., Машипостроение, 1972, с. 103-119. 2.Крутько П. Д. Вариационные методы синтеза систем с цифровыми регуляторами. М., СЬв,радио . 1967, с. 399,402 (прототип).