Самонастраивающаяся система с эталонной моделью Советский патент 1981 года по МПК G05B13/02 

(54)С;АМОНАСТРАИВА ЩАЯСЯ СИСТЕМА С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, а имен но к самонастраивающимся системам с эталонной моделью, которая подстраивается по статическим характеристикам входного сигнала. Известна самонастраивающаяся систе ма с настраиваемой моделью, содержащая основной контур регулирования, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора, регулятора и объекта регулирования, и контур настройки, содержащий годстраиваемую эталонную модель основного контура регулирования D . Малое быстродействие и динамическая точность системы из-за последовательной подстройки сначала модели, а затем основного контура регулирования под модель являются недостатками известной системы. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является самонастраивающая система с эталонной моделью, настраиваемой по статистическим характеристикам входного сигнала, представляющего собой.аддитивно наложенные полезный сигнал и помеху, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, регулятор, объект регулирования, второй сумматор и первый блок настройки, выход которого соединен со вторым входом регуиштора, последовательно соединенные фильтр низкой частоты, первый выпрямитель, третий сумматор, второй блок настройки, модель регулятора, модель объекта регулирования, фильтр высокой частоты и второй выпрямитель, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, вход первого сумматора через четвертый сумматор соединен со входами модели регулятора и фильтра низкой частоты, а второй вход - с выходом объекта регулирования, а второй вход четвертого сумматора соединен с выходом мог 3 дели объекта регулирования и вторым входом второго сумматора 2 J. Недостаток системы - малое быстро действие и точность известной системы. Это объясняется тем, что подстройка системы под модель производи ся по сигналу разности с выхода объекта регулирования и модели объекта регулирования. При изменении на вход системы соотношения сигнал-помехи медленно будет подстраиваться скачала модель, а затем уже основной контур регулирования под модель. Целью изобретения является повыше ние быстродействия и точности самонастраивающейся системы с эталонной моделью. Эта цель достигается тем, что в самонастраивающейся системе с эталон ной моделью второй выход третьего сумматора соединен с третьим входом второго сумматора. На чертеже представлена самонастр ивающаяся система с эталонной модель которая подстраивается по статистиче ким характеристикам входного полезно сигнала и аддитивно нашоженной помехи. Она содер сит первый сумматор 1, регулятор 2, объект регулирования 3, второй сумматор 4, первый блок настройки 5, четвертый сумматор 6, фильт низкой частоты 7, второй выпрямитель 6, третий сумматор 9, второй блок настройки 10, модель регулятора 11, модель объекта регулирования 12, фильтр высокой частоты 13, первый, третий и четвертый выпрямители 14,15 16.. Самонастр.аивающаяся система с эта лонной моделью работает следующим образом. На вход системы поступает чолезш 1 сигнал X и аддитивно наложенная помеха типа белого шума. Система состоит из основного контура регулир вания, содержащего первый сумматор 1 регулятор 2 и объект регулирования 3. Регулятор 2 при помощи первого блока настройки 5 подстраивает свои параметры под параметры модели основ ного контура регулирования при воздействии на основной контур регулирования параметрических воздействий F. Эталонная модель основного контура регулирования содержит четвертый сумматор 6, модель регулятора 11 и модель объекта регулирования 12. Сигналы с выходов первого и четвертого выпрямителей алгебраически суммируются во втором сумматоре и подаются на вход блока настройки 5, который обеспечивает выполнение критерия самонастройки: 1Ы--Пм|- ч| . U) где k - подстраиваемый коэффициент в регуляторе (например, коэффициент усиления), у входная величина основного контура регулирования, Уд - выходная величина модели основного контура регулирования. В случае, если на входе системьг статистические характеристики полезного сигна:ла х и аддитивно наложенной помехи п медленно изменяются, необходимо подстраивать и парамет|Н) модели, так как при изменении соотношения сигнал-помеха параметры модели основного контура необходимо подстраивать на минимум средпеквадратической ошибки с целью приближения ее к оптимальному фильтру согласно крите1и)--|ед|)€ф(-ши; (2) - коэффициент усилегшя модели регулятора 1, . - динамическая ошибка модели ОСНОВНОГО контура регулированиявесовой коэффициент. С целью, измерения динамической ёд ошибки и флуктуационной €ф ошибки контур самонастройки модели основного контура регулирования содержит фильтр низкой частоты 7 (для измере- . ния ЕЯ) и фильтр высокой частоты (для измерения величины ).. В третьем сумматоре 9 сигналы с выходов второго 8 и третьего 15 выпрямителей алгебраически суммируются и разностный сигнал с выхода третьего сумматора 9 поступает на вход второго блока настройки 10, который медленно подстраивает па11аметры модели регулятора J рптимальнре значение при I f А/- А./€(/,как показано в формуле (2). Темп подстройки параметров модели регулятора 11 на порядок (по крайней мере ) Ш1Же темпа подстройки регулятора 2, так как коутур настройки модели регулятора 11 содержит фильтры 7 и 13, а основной контур подстраиваетс я под модель основного контура по мгновенным значениям выходньгх величин

и У,

Структура фильтра низкой частоты 7 лыбипается равной

/NW ((ш)

))/ - (и))

а структура высокочастотного яильтра

13 из соотношенияKciu;)/- --4tLi:±

где W ф передаточные функции

соответственно фипътр низкой частоты 7 и фильтра высокой частоты 11,

01))и5 (и)-спектральные плотности соответственно полезного сигнала х и аддитивной помехи п. UJ - частота.

Связь со второго выхода третьего сумматора 9 на вход второго с мматора 4 обеспечивает повышение быстродействия всей системы, так как это позволяет при изменении соотношения сигнал-помеха на входе сразу BKnro«oiTb ся к контуру настройки основного контура регулирования, а не после подстройки параметров модели регулятора П.

Таким образом, применение предложенной системы управления позволит увеличить быстродействие контура подстройки в два раза, тем самь}м увеличится динамическая точность и уменьшится колебательность процесса управления при изменении параметров основного контура систеьы и соотношения

сигнал-помеха на входе cиcтe вlI управления .

Формула изобретения

Самонастраивающаяся система с эталонной моделью, содержащая последовательно соединенные первый сумматор, регулятор, объект регулирования, первый выпрямитель, второй сумматор и первый блок настройки, выход которого соединен со вторым входом регулятора, последовательно соединенные фильтр йизкой частоты, второй выпрямитель, третий су1Ф1атор, второй блок настройки, модель регулятора, модель объекта регулирования, фильтр высокой частоты и третий выпрямитель выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора, первый вход первого сумматора через четвертый сумматор соединен со входами модели регулятора и фильтра низкой частоты, а второй входс выходом объекта регулирования, а второй вход четвертого сумматора соединен с ш 1ходом модели объекта регуш;г роваиия и через четвертый выпрямитель со вторым входом второго сумматора, отличающая сятем, что, с целью повышения быстродействия и точности системы, в ней второй выход ,, третьего сумматора соединен с третьим входом второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

а.Санковский Е.А. и др. Самонастраивающиеся систем.1 управления с эталонными моделями, Минск Наука и техника, 1970, с.118 (прототип).