DD251011A1 - ADAPTIVE CONTROL DEVICE WITH FIXED REFERENCE MODEL WITH EFFECTIVE LIMITATION IN THE BASIC RULES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf alle Gebiete der Regelungstechnik, in denen modelladaptive Systeme mit einem festen Bezugsmodell des offenen oder des geschlossenen Regelkreises ausgeruestet sind und im Grundregelkreis Begrenzungen wirksam werden. Ziel der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich von adaptiven Regeleinrichtungen mit festem Bezugsmodell auch auf solche Grundregelkreise auszudehnen, in denen Begrenzungen wirksam werden koennen. Aufgabe der Erfindung ist es, dem festen Bezugsmodell in Abhaengigkeit vom Wirksamwerden der Begrenzung im Grundregelkreis stets ein solches Eingangssignal zuzufuehren, dass die Begrenzung im Grundregelkreis keinen Einfluss auf die Reglerparametereinstellung hat. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe ausgehend von einer Schaltungsanordnung gemaess dem Oberbegriff des Patentanspruchs dadurch geloest, dass das Begrenzungsglied einen Umschalter steuert und der Modellfehler ueber den Adaptivregler ausserdem an einem einstellbaren Filter anliegt und das Filter mit dem Umschalter verbunden ist. FigurThe invention relates to all areas of control technology in which model adaptive systems are equipped with a fixed reference model of the open or closed loop and in the basic control loop limitations are effective. The aim of the invention is to extend the scope of adaptive control devices with a fixed reference model also to those basic control loops in which limitations can be effective. The object of the invention is to always supply such an input signal to the fixed reference model as a function of the effectiveness of the limitation in the basic control loop that the limitation in the basic control loop has no influence on the controller parameter setting. According to the invention, this object is achieved on the basis of a circuit arrangement according to the preamble of the patent claim that the limiting member controls a switch and the model error via the adaptive controller also applied to an adjustable filter and the filter is connected to the switch. figure
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung bezieht sich auf alle Gebiete der Regelungstechnik, in denen modelladaptive Systeme mit einem festen Bezugsmodell des offenen oder des geschlossenen Regelkreises ausgerüstet sind und im Grundregelkreis Begrenzungen der Stellgröße oder des Stellgliedes wirksam werden.The invention relates to all areas of control engineering in which model adaptive systems are equipped with a fixed reference model of the open or closed loop and in the basic control loop limitations of the manipulated variable or the actuator are effective.
Die Erfindung betrifft eine adaptive Regeleinrichtung mit fest eingestelltem Bezugsmodell und wirksamer Begrenzung der Stellgröße oder des Stellgliedes im Grundregelkreis. Die Erfindung bezieht sich auf alle Gebiete der Regelungstechnik, in denen modelladaptive Systeme mit einem festen Bezugsmodell des offenen oder des geschlossenen Regelkreises ausgerüstet sind und im Grundregelkreis Begrenzungen des Stellgliedes oder der Stellgröße wirksam werden.The invention relates to an adaptive control device with fixed reference model and effective limitation of the manipulated variable or the actuator in the basic control loop. The invention relates to all areas of control engineering in which model-adaptive systems are equipped with a fixed reference model of the open or closed loop and in the basic control loop limitations of the actuator or the manipulated variable are effective.
Adaptive Regeleinrichtungen mit festeingestelltem Bezugsmodell sind bekannt. Solche adaptiven Systeme können dem Grundregelkreis über das feste Modell ein optimales oder vorgegebenes Verhalten aufzwingen. In den Literaturstellen/1 / und/2/ sowie beispielsweise in den DE-OS 3005103 und DD-AP 134467 werden dazu verschiedene Entwurfsverfahren und Strukturen für adaptive Systeme mit fest eingestelltem Bezugsmodell vorgestellt. Allen Veröffentlichungen und Patenten ist gemeinsam, daß sie von einem linearen Grundregelkreis ausgehen und Nichtlinearitäten des Grundregelkreises, wie die Begrenzung der Stellgröße oder des Stellgliedes, nicht berücksichtigen. Da diese in realen Systemen aber sehr oft auftreten, schränkt das den Anwendungsbereich der vorgestellten adaptiven Systeme ein.Adaptive control devices with fixed reference model are known. Such adaptive systems can impose optimal or predetermined behavior on the basic locked loop via the fixed model. In the documents / 1 / and / 2 / and for example in DE-OS 3005103 and DD-AP 134467 various design methods and structures for adaptive systems are presented with fixed reference model. All publications and patents have in common that they start from a linear basic circuit and non-linearities of the basic control loop, such as the limitation of the manipulated variable or the actuator, not taken into account. However, as these occur very often in real systems, this limits the scope of the presented adaptive systems.
Wirken innerhalb des Grundregelkreises Begrenzungen der Stellgröße oder des Stellgliedes, so kann die durch das Bezugsmodell vorgegebene Dynamik selbst bei optimal eingestellten Reglerparametern nicht eingehalten werden. Die adaptive Regeleinrichtung verstellt die Parameter des Reglers im Grundregelkreis über ihren Optimalwert hinaus. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind folgende Lösungen bekannt:If there are limits to the manipulated variable or the actuator within the basic control loop, the dynamics specified by the reference model can not be maintained, even with optimally set controller parameters. The adaptive control device adjusts the parameters of the controller in the basic control loop beyond its optimum value. To overcome these difficulties, the following solutions are known:
a) Einbaueines linearen Filters für den Sollwert des G rundreg el kreises, um zu verhindern, daß die Stellgröße oder das Stellglied nach größeren Soll Wertänderungen in die Begrenzung gelangen. Das führt aber zu einer Verringerung der Dynamik im Kleinsigna !verhalten.a) Installation of a linear filter for the setpoint of the ballast circuit, in order to prevent the manipulated variable or the actuator from entering the limitation after larger target value changes. However, this leads to a reduction of the dynamics in the small signal behavior.
b) Die Reglerparameter werden nur nachgestellt, wenn sich der Grundregelkreis nicht in der Begrenzung befindet, was aber insgesamt eine geringe Adaptionsgeschwindigkeit zur Folge hat, da nicht in jedem Betriebszustand die Reglernachführung erfolgen kann.b) The controller parameters are only readjusted if the basic control loop is not in the limit, but this results overall in a low adaptation speed since the controller tracking can not take place in every operating state.
c) Bei dem Vorschlag nach/3/ geschieht die Reglernachbildung außerhalb des Grundregelkreises. Es ist allerdings ein Bezugsmodell des offenen Regelkreises notwendig.c) In the proposal to / 3 / the controller simulation is done outside the basic control loop. However, a reference model of the open loop is necessary.
d) In dem adaptiven System nach/4/ wird im Kleinsignalverhalten der Grundregelkreis dem Modell nachgeführt und bei Wirksamwerden einer Begrenzung im Grundregelkreis ein einstellbares Modell an die Regelstrecke angepaßt, was aber zu einer komplizierteren und unübersichtlicheren Struktur führt.d) In the adaptive system according to / 4 /, the basic control loop tracks the model in the small-signal behavior and, when a limitation in the basic control loop becomes effective, an adjustable model is adapted to the controlled system, but this leads to a more complicated and confusing structure.
e) Bei Berücksichtigung der Begrenzung im festen Bezugsmodell erhöht sich der Aufwand für die Realisierung des Modells wesentlich, so daß die praktische Anwendung erschwert wird.e) Taking into account the limitation in the fixed reference model, the cost of implementing the model increases significantly, so that the practical application is difficult.
/1/ Hildebrandt, H.-G.: Beitrag zur Analyse und Synthese adaptiver Systeme mit fest eingestelltem Bezugsmodell/ 1 / Hildebrandt, H.-G .: Contribution to the analysis and synthesis of adaptive systems with fixed reference model
Diss. Humboldt-Universität Berlin, 1976Diss. Humboldt University Berlin, 1976
121 Landau, J. P.: A Survey of Model Reference Adaptive Techniques-Theory and Applications 121 Landau, JP: A Survey of Model Reference Adaptive Techniques-Theory and Applications
Automatica, Vol. 10, pp. 535-579,1974Automatica, Vol. 10, pp. 535-579.1974
/3/ Kunze, E. Entwurf und Eigenschaften direkt adaptierender und modelladaptiver Systeme / 3 / Kunze, E. Design and characteristics of directly adaptive and model-adaptive systems
Diss. TU Karlsruhe, 1976Diss. TU Karlsruhe, 1976
/4/ JankejL. Adaptions mit Vergleichsmodell bei wirksamer Stellsignalbegrenzung / 4 / JankejL. Adaptions with comparison model with effective control signal limitation
msr 23 (1980) 11, S. 637-640.msr 23 (1980) 11, pp. 637-640.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich von adaptiven Regeleinrichtungen mit festem Bezugsmodell, die nach bekannten Prinzipien entworfen sein können, auch auf solche Grundregelkreise auszudehnen, in denen Begrenzungen der Stellgröße oder des Stellgliedes wirksam werden können.The aim of the invention is also to extend the scope of adaptive control devices with fixed reference model, which may be designed according to known principles, to those basic control loops in which limitations of the manipulated variable or the actuator can be effective.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, dem festen Bezugsmodeil in Abhängigkeit vom Wirksamwerden der Begrenzung im Grundregelkreis, stets ein solches Eingangssignal zuzuführen, daß die Begrenzung im Grundregelkreis keinen Einfluß auf die Reglerparametereinstellung hat und die Parameter des einstellbaren Reglers im Grundregelkreis ständig auf ihren Optimalwert geregelt werden können.The object of the invention is to supply the fixed Bezugsmodeil depending on the effectiveness of the limitation in the basic control loop, such an input signal that the limit in the basic control loop has no effect on the controller parameter setting and the parameters of the adjustable controller in the basic control loop can be controlled continuously to its optimum value ,
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelößt, daß das Begrenzungsglied einen Umschalter steuert und der Modellfehler über den Adaptivregler außerdem an einem einstellbaren Filter anliegt und das Filter mit dem Umschalter verbunden ist. Das festeingestellte Bezugsmodell ist über den Umschalter entweder mit dem Sollwertgeber oder mit dem Filter verbunden. Zwischen dem Filter und dem Umschalter befindet sich ein Begrenzungsglied.According to the invention, this object is achieved on the basis of a circuit arrangement according to the preamble of claim characterized in that the limiting member controls a switch and the model error on the adaptive controller also rests on an adjustable filter and the filter is connected to the switch. The fixed reference model is connected via the switch either to the setpoint generator or to the filter. Between the filter and the switch there is a limiting element.
Der nach bekannten Methoden entworfene Adaptivregelkreis mit dem festen Bezugsmodell wird dazu mit einer Umschalteinrichtung ausgestattet, die dem Bezugsmodell im Kleinsignalverhalten (Begrenzung nicht wirksam) das normale Eingangssignal entsprechend dem Entwurf des Adaptivkreises (z. B. Sollwert bei einem festen Bezugsmodell des geschlossenen Regelkreises) zur Verfugung stellt. Ansonsten wird aus dem Signal nach dem Begrenzungsglied über ein einstellbares Filter mit Begrenzung ein korrigiertes Modelleingangssignal ermittelt. Die Reglerparameter des Grundregelkreises werden dabei auf solche Werte eingestellt, daß der Grundregelkreis die durch das Modell vorgegebene Dynamik realisieren kann. Die Begrenzung des korrigierten Modelleingangssignals auf.den nichtkorrigierten (ursprünglichen) Wert bewirkt durch die Verringerung der Schwankungsbreite der Parametereinstellung des Reglers im Grundregelkreis eine wesentliche Beschleunigung des Einstellvorganges der Reglerparameter,The adaptive control loop with the fixed reference model, which is designed according to known methods, is equipped with a switching device which supplies the reference model in the small-signal behavior (limitation not effective) the normal input signal according to the design of the adaptive circuit (eg set value for a fixed reference model of the closed loop) Caution poses. Otherwise, a corrected model input signal is determined from the signal after the limiting element via an adjustable filter with limitation. The controller parameters of the basic control loop are set to such values that the basic control loop can realize the dynamics specified by the model. The limitation of the corrected model input signal on the non-corrected (original) value causes a significant acceleration of the setting process of the controller parameters by reducing the fluctuation range of the parameter setting of the controller in the basic control loop.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung.The drawing shows a block diagram of the solution according to the invention.
Der Grundregelkreis mit Ausgangsrückführung besteht aus einem einstellbaren Regler 1 mit der Übertragungsfunktion Gr und der Regelstrecke 2 mit der Übertragungsfunktion Gs. Dem Regler 1 ist ein Begrenzungsglied 7 nach geschalten, das die Stellgröße y begrenzt. Dem Grundregelkreis 1; 2 ist ein festes Bezugsmodell 3 parallelgeschaltet. Es enthält das gewünschte Verhalten der Regelgröße χ bezüglich des Sollwertes w. Die Abweichung zwischen Modellausgangssignal Xm und der Regelgröße χ bildet einen Model !fehlere, der einem Adaptivregler 4 zugeführt wird. Der Adaptivregler 4 ist mit einem einstell baren Filter 5 sowie mit dem einstellbaren Regler 1 verbunden. Er verstellt die Reglerparameter k mit dem Ziel, den Modellfehler e zu minimieren. Der Adaptivregler 4 kann nach dem Gradientenprinzip oder entsprechend der Stabilitätstheorie aufgebaut sein. Der Umschalter 6 verbindet bei Ansprechen des Begrenzungsgliedes 7 den Eingang des festen Bezugsmodells 3 mit dem Ausgang des einstellbaren Filters 5 über das Begrenzungsglied 8. Wenn die Stellgröße y nicht begrenzt ist (Kleinsignaiverhalten), legt der Umschalter 6 den Sollwert wan das feste Bezugsmodell 3. Ist bei Ansprechen der Begrenzung 7 der Eingang des festen Bezugsmodells 3 mit dem einstellbaren Filter 5 verbunden, so wird dem festen Bezugsmodell 3 ein korrigierter Sollwert wk zugeführt, bei dem die Stellgröße y nicht in die Begrenzung gelangt. Der korrigierte Sollwert wk wird durch das Begrenzungsglied 8 während der Übergangsvorgänge auf den realen Sollwert w begrenzt. Das führt zu einer wesentlichen Beschleunigung der Einstellung der bezüglich des festen Bezugsmodells 3 optimalen Reglerparameter k. Das Signal wkwird durch das Filter 5 gebildet, dessen Übertragungsfunktion die inverse Stellgrößenübertragungsfunktion Gy1 ist.The basic control loop with output feedback consists of an adjustable controller 1 with the transfer function Gr and the controlled system 2 with the transfer function G s . The controller 1 is connected to a limiting member 7, which limits the manipulated variable y. The basic control circuit 1; 2, a fixed reference model 3 is connected in parallel. It contains the desired behavior of the controlled variable χ with respect to the setpoint w. The deviation between the model output signal Xm and the controlled variable χ forms a model that is fed to an adaptive controller 4. The adaptive controller 4 is connected to a settable ble filter 5 and the adjustable controller 1. It adjusts the controller parameters k with the aim of minimizing the model error e. The adaptive controller 4 can be constructed according to the gradient principle or according to the stability theory. The changeover switch 6 connects in response of the limiting member 7, the input of the fixed reference model 3 with the output of the adjustable filter 5 via the limiting element 8. If the manipulated variable y is not limited (small signal behavior), the switch 6 sets the desired value wan the fixed reference model. 3 If the input of the fixed reference model 3 is connected to the adjustable filter 5 when the limitation 7 responds, then the fixed reference model 3 is supplied with a corrected desired value w k in which the manipulated variable y does not reach the limit. The corrected setpoint w k is limited by the limiting member 8 during the transition operations to the real setpoint w. This leads to a substantial acceleration of the setting of the controller parameter k, which is optimal with respect to the fixed reference model 3. The signal w k is formed by the filter 5 whose transfer function is the inverse manipulated variable transfer function Gy 1 .
w 1 + GRGS w 1 + G R G S
y v gr y v g r
Dabei sind Gr die Übertragungsfunktion des einstellbaren Reglers 1 und Gs die Übertragungsfunktion der Regelstrecke 2. Das Filter 5 ist einstellbar, da es mit Gr die veränderlichen Reglerparameter k enthält.In this case, Gr is the transfer function of the adjustable controller 1 and Gs is the transfer function of the controlled system 2. The filter 5 is adjustable since it contains the variable controller parameters k with Gr.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29240886A DD251011A1 (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | ADAPTIVE CONTROL DEVICE WITH FIXED REFERENCE MODEL WITH EFFECTIVE LIMITATION IN THE BASIC RULES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29240886A DD251011A1 (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | ADAPTIVE CONTROL DEVICE WITH FIXED REFERENCE MODEL WITH EFFECTIVE LIMITATION IN THE BASIC RULES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD251011A1 true DD251011A1 (en) | 1987-10-28 |
Family
ID=5580834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD29240886A DD251011A1 (en) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | ADAPTIVE CONTROL DEVICE WITH FIXED REFERENCE MODEL WITH EFFECTIVE LIMITATION IN THE BASIC RULES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD251011A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10297481B4 (en) * | 2002-04-05 | 2014-01-09 | Mitsubishi Denki K.K. | METHOD FOR OPERATING A MOTOR CONTROL DEVICE |
-
1986
- 1986-07-14 DD DD29240886A patent/DD251011A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10297481B4 (en) * | 2002-04-05 | 2014-01-09 | Mitsubishi Denki K.K. | METHOD FOR OPERATING A MOTOR CONTROL DEVICE |
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