DE2335788A1

DE2335788A1 - SELF-ADJUSTING REGULATOR

Info

Publication number: DE2335788A1
Application number: DE19732335788
Authority: DE
Inventors: Torsten Dipl-Ing Cegrell; Torbjoern Dipl-Ing Hedqvist
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DE2335788C2

Description

Selbsteinstellender Regler Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbsteinstellenden Regler. Self-adjusting regulator The present invention relates to a self-adjusting regulator.

Ein selbsteinstellender Regler wird dadurch charakterisiert, daß er mit Hilfe eines mathematischen oder logischen Verfahrens sein Regelverhalten mit Rücksicht auf die Eigenschaften des Systems, an das der Regler angeschlossen ist, modifizieren kann.A self-adjusting controller is characterized in that it its control behavior with the help of a mathematical or logical procedure Consideration of the properties of the system to which the controller is connected, can modify.

Es gibt eine Vielfalt von Varianten solcher selbsteinstellender Regler, die Jedoch alle den Nachteil haben, daß sie nicht generell anwendbar sind, d.h. daß sie nicht direkt an ein beliebiges System angeschlossen werden können.There are a variety of variants of such self-adjusting regulators, however, all of which have the disadvantage that they are not generally applicable, i. that they cannot be connected directly to any system.

Es gibt eine große Anzahl selbsteinstellender Regler, die z.B.There are a large number of self-adjusting regulators, e.g.

für Selbststeuerungssysteme in Flugzeugen, Steuersysteme für Werkzeugmaschinen oder Drehzahlregelungen von Gleichstrommotoren vorgesehen sind, wobei diese Regler für ihre Jeweiligen Aufgaben speziell konstruiert sind.for self-control systems in aircraft, control systems for machine tools or speed control of DC motors are provided these controllers are specially designed for their respective tasks.

Viele selbsteinstellende Regler für solche Verwendungsgebiete sind selbsteinstellend in Hinsicht auf einen oder wenige Systemparameter.There are many self-adjusting regulators for such uses self-adjusting with regard to one or a few system parameters.

Eine andere Gruppe selbsteinstellender Regler arbeitet mit mehreren Sätzen von Parametern, zwischen denen der Regler durch logische Entscheidungen wählen kann, um auf diese Weise seine Eigenschaften zu modifizieren.Another group of self-adjusting controllers works with several Sets of parameters between which the controller can choose based on logical decisions can to modify its properties in this way.

Gewisse andere selbsteinstellende Regler arbeiten mit Urkennungssignalen, die dem geregelten System zugeführt werden.Certain other self-adjusting controllers work with original detection signals, which are fed to the regulated system.

Durch Korrelationsberechnungen zwischen dem Erkennungssignal und der Systemantwort können die Eigenschaften des Systems und zweckmäßige Reglereigenschaften bestimmt werden. Außer dem Nachteil, daß das System durch das Erkennungssignal gestört wird, erfordern die üblichen selbsteinstellenden Regler dieses Typs umfangreiche Hilfsmittel in Form leistungsstarker datenverarbeitenden Anlagen.By correlation calculations between the detection signal and the System response can include the properties of the system and appropriate controller properties to be determined. Except for the disadvantage that the system is disturbed by the detection signal the usual self-adjusting regulators of this type require extensive Aids in the form of powerful data processing systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbsteinstellenden Regler zu entwickeln, mit dessen Hilfe die obengenannten Nachteile vermeidbar sind.The invention is based on the object of a self-adjusting To develop regulator with the help of which the above-mentioned disadvantages can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Regler vorgeschlagen, der erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen genannten Merkmale gekennzeichnet ist.To solve this problem, a regulator is proposed which, according to the invention is characterized by the features mentioned in the claims.

Der selbsteinstellende Regler gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß er vollkommen generell ist, so daß er für alle Typen von Systemen verwendet werden kann.The self-adjusting controller according to the invention has the advantage that it is perfectly general, so that it is used for all types of systems can be.

Da der Regler gemäß der Erfindung völlig selbsteinstellend ist, erfordert er keine Einstellarbeit.Since the regulator according to the invention is completely self-adjusting, requires he no adjustment work.

Der Rechner ist so aufgebaut, daß er nach einem relativ einfachen Algorithmus arbeitet.The calculator is designed to look for a relatively simple Algorithm works.

Der Regler kann sowohl für lineare als nicht-lineare Regelung verwendet werden.The controller can be used for both linear and non-linear control will.

Der Regler ist so aufgebaut, daß er für feed-forward-Regelung benutzt werden kann, und er ist auch bei dieser Verwendung selbsteinstellend.The controller is designed to be used for feed-forward control and it is self-adjusting even in this use.

Der Algorithmus, nach dem der Regler arbeitet, kann Vielparameter-Reglerstrukturen bewältigen, was eine kraftvolle Regelung ergibt. In einem System mit Verzugszeit ist deshalb eine effektive Totzeitkompensation erreichbar.The algorithm according to which the controller works can have multi-parameter controller structures cope with what results in a powerful regulation. In a system with a delay effective dead time compensation can therefore be achieved.

Der Regler ist selbst einstellend in Hinsicht auf sämtliche Parameter in jedem Abtastaugenblick, weshalb der Regler auch bei zeitlich variablen Systemen wirksam bleibt.The controller is self-adjusting with regard to all parameters in every sampling instant, which is why the controller is also used in time-variable systems remains effective.

Ein weiterer Vorteil des Reglers ist, daß er auch die Unsicherheit der Steuereingriffe schätzt und berücksichtigt, was bedeutet, daß man beim Starten des Reglers in Verbindung mit anderen transienten Verläufen eines Prozesses, an den ein solcher Regler angeschlossen ist, einen ruhigen Verlauf erhält.Another advantage of the controller is that it also eliminates the uncertainty who estimates tax interventions and takes into account what means that man when starting the controller in connection with other transient courses of a Process to which such a controller is connected is given a smooth course.

Durch Wahl der Initialwerte beim Start des Reglers kann man die gewünschte "Vorsichtigkeit" des Reglers erhalten.By selecting the initial values when starting the controller, you can set the desired "Caution" of the controller received.

Der Regler erfordert keine Vorauskenntnis des gereglten Systems; wenn aber eine solche Information vorliegt, kann sie ausgenutzt werden.The controller does not require any prior knowledge of the controlled system; if but such information is available, it can be exploited.

Es ist aus der Theorie der Statistik bekannt, daß der Zusammenhang zwischen zwei sich zufällig verändernden Größen Teils von den Produktsummen und teils von den Quadratsummen derselben bestimmt werden kann. Diese charakteristischen Summen sowie das Kennen der Eigenschaften eines Reglers in der Vergangenheit bilden eine anwendbare Beschreibung der Ursachenzusammenhänge in dem System, das der Regler regeln soll. Es ist weiter von der Reglertheorie (siehe z.B. Peterka: Adaptive Digital Regulation of Noisy Systems", 2nd Prague IFAC Symposium on Identification and Process Parameter Estimation, 10. - 20. Juni 1970) bekannt, daß unter diesen Verhältnissen eine zweckmäßige Reglereinstellung berechnet werden kann.It is known from the theory of statistics that the relationship between two randomly changing quantities part of the product sums and can partly be determined by the sums of squares of the same. These characteristic Forming sums as well as knowing the properties of a controller in the past an applicable description of the causal relationships in the system the controller is using should regulate. It is further from the controller theory (see e.g. Peterka: Adaptive Digital Regulation of Noisy Systems ", 2nd Prague IFAC Symposium on Identification and Process Parameter Estimation, June 10-20, 1970) known that under these conditions an appropriate controller setting can be calculated.

Um einen Regler unter veränderlichen Verhältnissen, d.h. wenn sich das gereglte System verändert, selbsteinstellend zu machen, werden die genannten charakteristischen Summen nur hinsichtlich einer begrenzten Vergangenheit berechnet, d.h. die älteren Glieder werden sukzessiv vergessen. Dies wird dadurch erreicht, daß Jedesmal, wenn ein neues Glied addiert werden soll, die alte Summe auf an und für sich bekannte Weise um einen gewissen Bruchteil herabgesetzt wird.To be a controller under changing circumstances, i.e. when change the regulated system, make it self-adjusting, will the characteristic sums mentioned only with regard to a limited past calculated, i.e. the older links are gradually forgotten. This is because of this achieves that every time a new member is to be added, the old sum is reduced by a certain fraction in a manner known per se.

Peterka (siehe oben) zeigt, daß die Parameter eines optimalen Reglers so gewählt werden sollen, daß der Regelfehler in einem vorgegebenen (predicted) Ausgangssignal des Systems, an das der Regler zwischen Eingang und Ausgang angeschlossen ist, orthogonal zu der im Regler ausgenutzten Information wird.Peterka (see above) shows that the parameters of an optimal controller should be chosen so that the control error is within a predicted Output signal of the system to which the controller is connected between input and output is, becomes orthogonal to the information used in the controller.

Einen solchen Satz von Parametern kann man durch numerische Berechnungen erhalten, die dabei an die Ordnung des gewünschten Reglers angepaßt werden. Der selbsteinstellende Regler gemäß der vorliegenden Erfindung gründet sich auf ein Systemmodell, bei demy(t+k) = b u(t) + e ç (t) + e(t+k) (1) wobei y das Ausgangssignal des Systems ist u das Eingangssignal des Systems ist e eine Folge stochastischer Variablen ist, die die Störgrößen des Systems bilden cp ein Beobachtungsvektor, der u.a. alte Ausgangs- und Eingangssignale enthalten kann b, e die übertragungskoeffizienten des Systems sind k die Totzeit des Systems ist t die Abtastzeit ist Die Absicht ist somit, für das Modell aus Gleichung (1) einen linearen Regler der Formel u(t) = L(t) . (t) herzuleiten, (2) wobei (L(t) der Parametervektor ist, der in Jedem Regelzyklus bestimmt werden soll.Such a set of parameters can be obtained through numerical calculations obtained, which are adapted to the order of the desired controller. Of the Self-adjusting regulator according to the present invention is based on a System model, where demy (t + k) = b u (t) + e ç (t) + e (t + k) (1) where y is the output signal of the system, u is the input signal of the system, e is a sequence of stochastic Is variables that form the disturbance variables of the system cp an observation vector, which can contain old output and input signals b, e the transfer coefficients of the system, k is the dead time of the system, t is the sampling time the The intention is therefore to use a linear controller of the formula for the model from equation (1) u (t) = L (t). (t), (2) where (L (t) is the parameter vector found in each Control cycle is to be determined.

Ehe ein selbsteinstellender Regler abgeleitet wird, muß die Annahme gemacht werden, daß e(t) unabhängig von u(t-k) und #(t-k) ist, d.h. Before deriving a self-adjusting controller, the assumption must be made that e (t) is independent of u (tk) and # (tk), ie

Diese Annahme bedeutet keine wesentliche Einschränkung des praktischen Verwendungsbereichs.This assumption does not imply any significant limitation of the practical Area of use.

Aus praktischen Gründen ist es zweckmäßig, Gleichung (i) wie folgt umzuschreiben y(t+k) = A z(t) + e(tak) (4) wobei A = [b, 9] zT(t) = Eu(t), #T(t)] Man betrachte nunmehr die Summe Mittels dieser Produktsumme soll A geschätzt werden, d.h.For practical reasons, it is useful to rewrite equation (i) as follows: y (t + k) = A z (t) + e (tak) (4) where A = [b, 9] zT (t) = Eu (t) ), #T (t)] Now consider the sum Using this product sum, A is to be estimated, ie

eine Inversion der Beobachtungen z gebildet werden.an inversion of the observations z can be formed.

Führt man folgende Bezeichnungen ein so kann Gleichung (5) wie folgt geschrieben werden a(t) = A . B(t) + y(t) . (6) Wenn B(t) vollen Rang erreicht hat, ist es invertierbar und Gleichung (6) kann nach A aufgelöst werden. Führt man Q(t) = B-1(t) ein, so erhält man A = La(t) - y(t)]Q(t) = = α(t) Q(t) - r(t) Q(t) = =A + #A (7 A = (t).Q(t) ist eine durchschnittswertsrichtige kleinste Quadratschätzung von A, denn es gilt gemäß der Annahme nach Gleichung (3).Introduce the following terms so equation (5) can be written as a (t) = A. B (t) + y (t). (6) When B (t) has reached full rank, it is invertible and equation (6) can be solved for A. Introducing Q (t) = B-1 (t), one obtains A = La (t) - y (t)] Q (t) = = α (t) Q (t) - r (t) Q (t) = = A + #A (7 A = (t) .Q (t) is an averaged smallest square estimate of A, because it holds according to the assumption according to equation (3).

AA = y(t) . Q(t) ist der Fehler in der Schätzung von A, den man zur Zeit t mit der kleinsten Quadrattechnik erhält.AA = y (t). Q (t) is the error in the estimate of A used to produce Time t is obtained with the smallest square technique.

Es wird angenommen, daß das System nach Gleichung (4) mit einem minimalen Varianzkriterium des Ausgangssignals des Systems geregelt werden soll, d.h. Verminderung der Verlustfunktion hinsichtlich u.It is assumed that the system is to be controlled according to equation (4) with a minimum criterion of variance in the output signal of the system, ie a reduction in the loss function with regard to u.

Zur Zeit t kann Gleichung (8) wie folgt geschrieben werden wobei nicht von u(t) beeinflußt werden kann. Die Verlustfunktion kann gemäß Gleichung (7) wie folgt geschrieben werden Es ist das Kreuzprodukt denn der Schätzungsfehler ist orthogonal zu der besten Schätzung.At time t, equation (8) can be written as follows whereby cannot be influenced by u (t). The loss function can be written as follows according to equation (7) It is the cross product because the estimate error is orthogonal to the best estimate.

Es wird eingeführt Gemäß Gleichung (7) denn Q(t) = QT(t) und Q(t) = B-1(t) Somit ist =#e2.Q(t) (11) Führt man Gleichung (11) in Gleichung (9) ein, so erhält man Es werden die Komponenten von A und z(t) und q11, q12, q22' so daß in der Verlustfunktion eingeführt Entwickelt man V und deriviert in Hinsicht auf u(t), so ergibt sich das optimale Steuergesetz. It is introduced According to equation (7) because Q (t) = QT (t) and Q (t) = B-1 (t) Thus = # e2.Q (t) (11) Introducing equation (11) into equation (9), one obtains man The components of A and z (t) and q11, q12, q22 'such that introduced in the loss function If one develops V and derives with respect to u (t), the optimal tax law results.

In diesem Steuergesetz ist außer #e2 alles bekannt, weshalb man diesen wert schätzt.In this tax law everything is known except for # e2, why one has this appreciates.

Aus Gleichung (4) kann folgende Summe gebildet werden Führt man A = A + #A gemäß Gleichung (7) ein und nimmt man den Wartewert des obenstehenden, so erhält man Gemäß einem wohlbekannten Lemma ist Gemäß Gleichung (11) kann Gleichung (14) wie folgt vereinfacht werden wobei Nz die Dimension des z-Vektors ist. Führt man Gleichung (15) in Gleichung (13) ein, so ergibt sich Das Resultat kann in folgenden Gleichungen zusammengefaßt werden Bei der Algorithmisierung der Gleichungen für einen selbsteinstellenden Regler, der impliziert werden soll, muß in erster Linie die Anzahl der arithmetischen Operationen vermindert werden. Dies geschieht in dem hier vorgeschlagenen Algorithmus.The following sum can be obtained from equation (4) Introducing A = A + #A according to equation (7) and taking the waiting value of the above, one obtains According to a well-known lemma, is According to equation (11), equation (14) can be simplified as follows where Nz is the dimension of the z-vector. Introducing equation (15) into equation (13), the result is The result can be summarized in the following equations When algorithmizing the equations for a self-adjusting controller, which is to be implied, the number of arithmetic operations must first of all be reduced. This is done in the algorithm proposed here.

Aus praktischen Gründen ist es sehr wertvoll, zeitvariierende Systeme behandeln zu können. Deshalb wird eine sogenannte Vergeßlichkeitskonstante in die Gleichungen eingeführt, was bedeutet, daß exponentielle Gewichtsfunktionen berechnet werden, so daß ältere Beobachtungen geringeren Einfluß auf das Steuergesetz haben als jüngere. Mathematisch bedeutet dies, daß alle Summen der Form in Summen der Form übergehen, wobei # < w < 1 die Vergeßlichkeitskonstante ist.For practical reasons, it is very valuable to be able to handle time-varying systems. Therefore a so-called forgetfulness constant is introduced into the equations, which means that exponential weight functions are calculated so that older observations have less influence on the tax law than more recent ones. Mathematically this means that all sums of the form in sums of form skip, where # <w <1 is the constant of forgetfulness.

Den Algorithmus für die Schätzung von b und 0 erhält man aus dem rekursiv kleinsten Quadrat, wie Es wird nun die Schätzung von a2 betrachtet Es werden eingeführt Führt man für A(t) und # (t) die rekursiven Gleichungen ein, so erhält man Es wird eingeführt Gemäß oben gilt K(t) = zT(t-k).Q(t-1)/D wobei T D = w + z (t-k) Q(t-1) z(t-k) Also ist Der Algorithmus kann also in folgenden Gleichungen zusammengefaßt werden mit beispielsweise folgenden Anfangswerten Q(0) = I Matrix Nz X Nz (sym.), Q(2, 1) = 1 #(0) = 1 Skalar #e2(0) = 1 Skalar A(O) = O Vektor Nz -Diese Variablen werden bei jeder Iteration aufdatiert und müssen deshalb gespeichert werden.The algorithm for the estimation of b and 0 is obtained from the recursively smallest square, such as Consider now the estimate of a2 There are introduced If one introduces the recursive equations for A (t) and # (t), one obtains It is introduced According to the above, K (t) = zT (tk) .Q (t-1) / D where TD = w + z (tk) Q (t-1) z (tk) So The algorithm can thus be summarized in the following equations with, for example, the following initial values Q (0) = I matrix Nz X Nz (sym.), Q (2, 1) = 1 # (0) = 1 scalar # e2 (0) = 1 scalar A (O) = O vector Nz -These variables are updated with each iteration and must therefore be saved.

Wie aus obiger Ableitung hervorgeht, wurde angenommen, daß sämtliche Parameter des Modells gemäß Gleichung(1) unbekannt waren, mit Ausnahme des Parameters k.As can be seen from the above derivation, it was assumed that all Parameters of the model according to equation (1) were unknown, with the exception of the parameter k.

5 folgt nunmehr zunächst eine Beschreibung für den Fall, daß der Parameter b siehe Gleichung (i)J manuell geschätzt werden kann, danach eine Beschreibunx für den Fall, daß der Parameter k Siehe Gleichung (i)J unbekannt ist, und danach eine Brlauterung, wie die oben beschriebenen Algorithmen derart erweitert werden können, daß sie auch Systeme umfassen, in denen deterministische Störungen vorkommen, sowie multivariable Systeme.5 now first of all follows a description for the case that the parameter b see equation (i) J can be estimated manually, then a description for the case that the parameter k See equation (i) J is unknown, and then one Explanation of how the algorithms described above can be extended in such a way that they also include systems in which deterministic disturbances occur, as well as multivariable systems.

Für den Fall, daß eine Schätzung b des Parameters b manuell gemacht werden kann, kann dies dazu ausgenutzt werden, die Berechnungen zu vereinfachen. Dabei braucht dieser Parameter b nicht von einem Regler geschätzt zu werden, der nach dem oben beschriebenen Algorithmus arbeitet, wobei man einfachere Ausdrücke erhält für den obengenannten Algorithmus.In the event that an estimate b of the parameter b is made manually can be used, this can be used to simplify the calculations. This parameter b does not need to be estimated by a controller that works according to the algorithm described above, using simpler expressions obtained for the above algorithm.

Indem man sämtliche y(t) durch b dividiert und s(t) = y(t)/b - u(t-k) einführt und das Modell nach der Gleichung s(t) = e cp(t) + e(t) (21) betrachtet, kann man auf ähnliche Weise wie in Algorithmus (19) eine Schätzung von e erhalten. Diese Schätzung 9 kann direkt als Reglerparameter angewandt werden.By dividing all y (t) by b and s (t) = y (t) / b - u (t-k) introduces and considering the model according to the equation s (t) = e cp (t) + e (t) (21), one can get an estimate of e in a manner similar to algorithm (19). These Estimation 9 can be used directly as a controller parameter.

Die manuelle Schätzung von b ist nicht kritisch. Es kann gezeigt werden, daß der Algorithmus für viele Wahlmöglichkeiten für b konvergiert.Manual estimation of b is not critical. It can be shown that the algorithm converges for many choices for b.

Bei der Ableitung des Algorithmus (19) wurde vorausgesetzt, daß die Totzeit k des Systems bekannt ist.In deriving the algorithm (19) it was assumed that the Dead time k of the system is known.

In vielen Anwendungsfällen bedeutet dies keinen Nachteil, da es in vielen Fällen, wo k nicht im voraus bekannt ist, sehr einfach ist, k zu bestimmen.In many use cases, this does not mean a disadvantage, as it is in in many cases where k is not known in advance it is very easy to determine k.

Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, in denen k sehr schwer zu bestimmen ist oder auf komplizierte Weise mit der Zeit variiert.However, there are also use cases where k is very difficult to determine or varies in intricate ways over time.

In solchen Fällen ist es notwendig, auf irgendeine Weise den Algorithmus (19) zu modifizieren oder zu komplettieren, so daß man auch eine Schätzung von k erhalten kann.In such cases it is necessary to somehow use the algorithm (19) to modify or complete so that one can also estimate k can get.

Ein bekanntes und generelles Verfahren, k implizit zu schätzen, besteht darin, daß man eine sogenannte Riccati-Gleichung löst.There is a known and general method of estimating k implicitly in solving a so-called Riccati equation.

Diese Gleichung, die eine nichtlineare Matrizengleichung ist, ist jedoch berechnungsmäßig sehr kompliziert, weshalb dieses Verfahren zur Schätzung von k nur in Ausnahmefällen ausgenutzt wird.This equation, which is a nonlinear matrix equation, is however, it is computationally very complex, which is why this method of estimation is only used by k in exceptional cases.

Eine andere Weise, k zu schätzen, besteht darin, die Parameter in einem Modell gemäß Gleichung (1) zu schätzen, wobei k gleich gesetzt wird Da außerdem die Kovarianzmatrize RA gemäß Gleichung (18) geschätzt werden kann, ist die Verteilung der Parameterschätzung bekannt.Another way to estimate k is to use the parameters in a model according to equation (1), where k is set equal to Da in addition the covariance matrix RA can be estimated according to equation (18) is the distribution known from the parameter estimation.

Durch eine Hypothesenprüfung kann danach eine eindeutige Schätzung der Totzeit k erhalten werden.A hypothesis test can then provide a clear estimate the dead time k can be obtained.

Eine dritte Art, die Totzeit k zu schätzen, besteht darin, auf in obiger Ableitung angegebene Weise die Parameter A(k) und Verluste v2(k) siehe Gleichung (18) für eine Anzahl denkbarer Totzeiten k zu schätzen und dann den Satz von Parametern zu A2 wählen, der dem kleinsten Verlust a e entspricht.A third way of estimating the dead time k is by looking at in the above derivation the parameters A (k) and losses v2 (k) see equation (18) estimate a number of possible dead times k and then the set of parameters to choose A2, which corresponds to the smallest loss a e.

Es kann vorkommen, daß das System, an das ein Regler, der nach dem oben beschriebenen Algorithmus arbeitet, angeschlossen ist, von deterministischen Störungen gestört wird. Der Regler muß dabei über die Art und Größe dieser Störungen informiert werden, um einen Steuereingriff in das System optimal berechnen zu können.It can happen that the system to which a controller, which after the algorithm described above works, connected, by deterministic Interference is disturbed. The controller must be aware of the type and size of these disturbances be informed in order to be able to optimally calculate a control intervention in the system.

Mit deterministischen Störungen sind solche meßbaren Größen gemeint, die in irgendeiner Hinsicht die Ausgangsgröße des gereglten Systems beeinflussen, ohne die an das System gegebenen Eingangssignale zu beeinflussen. Beispiele für deterministische Störungen sind Produktionsumstellungen und meßbare Rohstoffvariationen.With deterministic disturbances such measurable quantities are meant, which in some way is the output of the regulated system without influencing the input signals given to the system. Examples of deterministic disturbances are production changes and measurable ones Raw material variations.

Nach dem, was aus den Kommentaren zur Gleichung (1) hervorgeht, kann der Vektor (t) eine Folge obengenannter deterministischer Störungen enthalten.According to what follows from the comments on equation (1), can the vector (t) contain a sequence of deterministic perturbations mentioned above.

In einem solchen Fall kann der Vektor cp(t) folgende Form erhalten wobei Pi deterministische Störungen bezeichnet und #i#0 ein Verzugszeitparameter ist.In such a case, the vector cp (t) can take the following form where Pi denotes deterministic disturbances and # i # 0 is a delay time parameter.

In dem Fall, in dem das System, an das ein Regler, der nach dem oben beschriebenen Algorithmus arbeitet, angeschlossen werden soll, aus einem multivariablen System besteht, bei dem mehrere Eingangssignale vorkommen, von denen Jedes an mehrere Ausgangssignale gekoppelt ist, muß der Regler auch über die übrigen vorkommenden Eingangs signale an das System Informationen erhalten, um das eigene -Singangssignal an das System für den nächsten Regelzyklus optimal berechnen zu können.In the case where the system to which a regulator, following the above described algorithm works, to be connected, from a multivariable There is a system in which there are several input signals, each of which to several Output signals is coupled, the controller must also use the other occurring Input signals to the system received information about its own input signal to be able to optimally calculate the system for the next control cycle.

Auf dieselbe Weise wie bei deterministischen Störungen kann ein Abschalten des multivariablen Systems erhalten werden, indem man in den Vektor p(t) weitere Elemente eingliedert, die Jedes korrelatives Eingangssignal zu dem jeweils studierten Ausgangssignal beschreiben, z.B. In the same way as with deterministic disturbances, a shutdown of the multivariable system can be obtained by adding further elements into the vector p (t) which describe each correlative input signal to the output signal studied in each case, e.g.

wobei kij ein Totzeitparameter ist.where kij is a dead time parameter.

Der Vektor #(t) kann hierbei so angeordnet werden, daß er Informationen umfaßt,- um gleichzeitig deterministische Störungen berücksichtigen und multivariable Systeme abschalten zu können.The vector # (t) can be arranged in such a way that it contains information includes - to take into account deterministic disturbances and multivariable at the same time To be able to switch off systems.

Es könnte aus den oben gebrachten Aufstellungen des Vektors cp(t) fälschlich der Schluß gezogen werden, daß dieser nur aus linearen Zusammenhängen bestehen könne. Der Vektor cp(t) kann auch, wenn erforderlich, aus nicht-linearen Funktionszusammenhängen bestehen. Dies bedeutet, daß man einen Regler mit in gewissem Umfang nicht-linearem Verhalten erhalten kann.From the above lists of the vector cp (t) The wrong conclusion can be drawn that this is only due to linear relationships could exist. The vector cp (t) can also, if necessary, consist of non-linear functional relationships. This means that you have a Regulator with a certain amount of non-linear behavior can be obtained.

Bei multivariablen Systemen gilt, daß diese mit mehreren voneinander unabhängigen und verschiedenen Totzeiten arbeiten.In the case of multivariable systems, it applies that these are mutually dependent on several independent and different dead times work.

Die oben beschriebenen Theorien für die Schätzung von k können auch so ausgearbeitet werden, daß sie solche Systeme erfassen.The theories described above for estimating k can also be be worked out to encompass such systems.

Das oben beschriebene Verfahren bei multivariablen Systemen ist im Prinzip eine Kaskadenschaltung, in der sukzessiv sämtliche für das System vorgesehene Steuereingriffe berechnet werden.The procedure described above for multivariable systems is in the Principle of a cascade connection, in which all intended for the system successively Control interventions are calculated.

Wenn dagegen sämtliche Steuereingriffe simultan berechnet werden sollen, ist die Lösung einer Riccati-Gleichung erforderlich.If, on the other hand, all control interventions are to be calculated simultaneously, the solution of a Riccati equation is required.

Ein Ausführungsbeispiel eines selbsteinstellenden Reglers nach der Erfindung, der nach dem oben beschriebenen Algorithmus arbeitet, soll nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden.An embodiment of a self-adjusting controller according to the Invention, which works according to the algorithm described above, will now be based on of the accompanying drawings.

Es zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, an das ein Regler. gemäß der Erfindung angeschlossen ist, Fig.2 eine Ausführungsform eines Reglers gemäß der Brfindung im Detail, Fig. 3 ein Blockschaltbild eines multivariablen Systems mit mehreren Sin- und Ausgangssignalen und daran angeschlossenen Reglern nach der Erfindung, in denen auch deterministische Störungen berücksichtigt sind.1 shows a block diagram of a system with an input signal and an output signal to which a controller. is connected according to the invention, Fig. 2 an embodiment of a controller according to the invention in detail, FIG. 3 is a block diagram of a multivariable system with several sin and output signals and connected to them Controllers according to the invention, in which also deterministic disturbances are taken into account are.

In Fig. 1 ist an ein System 10 mit einem Singangssignal u*(T) und einem Ausgangssignal y*(T) ein selbsteinstellender Regler 11 angeschlossen, dem ein Sollwertsignal y5(T) zugeführt wird.In Fig. 1 is a system 10 with a Singangssignal u * (T) and an output signal y * (T) a self-adjusting controller 11 is connected to the a setpoint signal y5 (T) is supplied.

Fig. 2 Zeigt eine Ausführungsform eines Reglers gemäß der Erfindung im Detail, der nach dem gemäß Zusammenhang (19) aufgestellten Algorithmus arbeitet.Fig. 2 shows an embodiment of a regulator according to the invention in detail, which works according to the algorithm established according to context (19).

Zum Regler gehört ein Steuerglied 101. An das Steuerglied sind über die symbolisch dargestellte Verbindung 102 (sogenannter "bus", d.h. eine Vielzahl von Leitungen in Verbindung mit logischen Verknüpnungsgliedern zur gezielten Übertragung digitaler Daten) ein erstes, zweites und drittes 3erechnungsglied 103, 104 bzw. 105, ein Speicher 106, der eine Anzahl Speicherglieder 106 bis 116 enthält, ein Register 107, das zwei Registerglieder 1071 und 1072 enthält, sowie ein Eingabewer' 108 angeschlossen.A control element 101 belongs to the controller the symbolically represented connection 102 (so-called "bus", i.e. a plurality of lines in connection with logical links for targeted transmission digital data) a first, second and third calculation element 103, 104 or 105, a memory 106 which contains a number of memory elements 106 to 116 Register 107, which contains two register elements 1071 and 1072, as well as an input value ' 108 connected.

Das Steuerglied 101 steuert den Informationsfluß zwischen den übrigen Teilen des Reglers in einer bestimmten vorgegebenen Reihenfolge. Das Steuerglied 101 enthält ein Uhrenglied zur Be-Stimmung der Zeitpunkte, in denen die obengenannte Folge beginnen soll.The controller 101 controls the flow of information between the others Divide the controller in a certain predetermined Series. The control element 101 contains a clock element for determining the times at which the above sequence should begin.

Das erste Bereciinungsglied 103 berechnet das skalare Produkt zweier Vektoren und enthält deshalb ein individuelles Steuerglied und ein Speicherglied zum Speichern des Zwischenresultats.The first calculation term 103 calculates the scalar product of two Vectors and therefore contains an individual control element and a memory element to save the intermediate result.

Das zweite Berechnungsglied 104 führt Multiplikationen oder Divisionen von skalaren Größen aus und enthält deshalb ein individuelles Steuerglied.The second calculation element 104 performs multiplications or divisions from scalar quantities and therefore contains an individual control element.

Das dritte Berechnungsglied 105 führt Additionen oder Subtraktionen von skalaren Größen sowie eine logische Auswahl aus und enthält dabei ein individuelles Steuerglied.The third calculation element 105 carries out additions or subtractions of scalar quantities as well as a logical selection and contains an individual Control element.

Jedes Registerglied 1071 und 1072 besteht aus einer Anzahl Wechselregister.Each register element 1071 and 1072 consists of a number of change registers.

Das Eingabewerk 108 enthält einen Analog-Digital-Wandler 1081 sowie ein Antriebsglied 1082, die das Stellglied des Systems beeinflußt, an das der Regler angeschlossen ist.The input unit 108 contains an analog-to-digital converter 1081 as well a drive member 1082 which affects the actuator of the system to which the controller connected.

Ein Regelzyklus mittels eines solchen Reglers kann auf folgende Weise ablaufen Das Ausgangssignal y*(T), modifiziert durch den Sollwert ygT), bildet das Eingangssignal des Reglers und wird auf den Eingang des Analog-Digital-Jandlers 1081 gegeben.A control cycle by means of such a controller can be carried out in the following way expire The output signal y * (T) modified by the setpoint ygT), forms the input signal of the controller and is applied to the input of the analog-digital converter 1081 given.

Das Steuerglied 101 beginnt zu einem von seinem Uhrenglied bestimmten Zeitpunkt mit der Berechnung des nächsten Steuereingriffs u*(T) für das System, an das der Regler angeschlossen ist.The control member 101 begins at one determined by its clock member Point in time with the calculation of the next control intervention u * (T) for the system, to which the controller is connected.

Das Steuerglied 101 gibt an den Analog-Digital-Wandler 1081 den Befehl, das analoge Signal y*(T) in das digitale Signal y (t) umzuwandeln.The control element 101 gives the command to the analog-digital converter 1081, convert the analog signal y * (T) into the digital signal y (t).

Das Steuerglied gibt danach das Signal y(t) an die erste Position des ersten Registergliedes 1071.The control element then sends the signal y (t) to the first position of the first register element 1071.

Das erste Registerglied 1071 enthält hierbei eine Folge der letzten im System vorkommenden, in Digitalform umgewandelte Aus gangssignale, nämlich y(t), y(t-1), ... , y(t-k), y(t-k-1), d.h. nv+k Ausgangssignale, und das zweite Registerglied enthält entsprechend eine Folge der letzten in dem System vorgenommenen und vom Regler berechneten Steuereingriffe, nämlich u(t-1), u(t-2), ... , u(t-k), u(t-k-1), ... , u(t-k-nu), d.h.The first register element 1071 here contains a sequence of the last Output signals that occur in the system and are converted into digital form, namely y (t), y (t-1), ..., y (t-k), y (t-k-1), i.e. nv + k output signals, and the second register element accordingly contains a sequence of the last ones made in the system and from Controller calculated control interventions, namely u (t-1), u (t-2), ..., u (t-k), u (t-k-1), ..., u (t-k-nu), i.e.

nu+k-1 Steuereingriffe.nu + k-1 control interventions.

Das Steuerglied 101 bildet nun mit Hilfe des Inhalts in den beiden Registergliedern 1071 und 1072 den Vektor z, der dann eine Form gemäß zT=[u(t-k), y(t-k), y(t-k-1), ... , y(t-k-ny+1), u(t-k-1), u (t-k-2), ... , u(t-k-nu)] annimmt und elementweise auf ein Speicherglied 10612 gegeben wird.The control member 101 now forms with the help of the content in the two Register elements 1071 and 1072 the vector z, which then has a shape according to zT = [u (tk), y (tk), y (tk-1), ..., y (tk-ny + 1), u (tk-1), u (tk-2), ... , u (tk-nu)] and is given to a memory element 10612 element by element.

In einem Speicherglied 10602 sind von dem vorhergehenden Regelzyklen berechnete Parameterschätzungen A(t-1) gespeichert.In a memory element 10602 are control cycles from the previous one calculated parameter estimates A (t-1) are stored.

Das Steuerglied 101 veranlaßt nun das erste Berechnungsglied 103, das skalare Produkt aus dem Inhalt der Speicherglieder 10602 und 10612 zu berechnen, und gibt zu diesem Zweck den Inhalt dieser'Glieder auf das erste Berechnungsglied 103.The control element 101 now causes the first calculation element 103, calculate the scalar product from the contents of the storage elements 10602 and 10612, and for this purpose puts the content of these terms on the first calculation term 103.

Das so erhaltene skalare Produkt [Â(t-1 )z(t-k)] wird danach durch das Steuerglied 101 zusammen mit dem Inhalt der ersten Position, y(t), des ersten Registergliedes 1071 auf das dritte Berechnungsglied 105 gegeben, das die Subtraktion y(t)-A(t-1) . z (t-k) ausführt.The scalar product [Â (t-1) z (t-k)] thus obtained is then given by the control member 101 along with the contents of the first position, y (t), of the first Register element 1071 given to the third calculation element 105, which does the subtraction y (t) -A (t-1). z (t-k) executes.

Das durch diese Berechnung erhaltene skalare Produkt v(t) wird durch das Steuerglied 101 auf ein Speicherglied 1Ö613 gegeben.The scalar product v (t) obtained by this calculation is given by the control element 101 is given to a memory element 1Ö613.

Das Steuerglied 101 veranlaßt hiernach die Berechnung eines Vektors R=Q. z, wobei Q eine Matrize der Dimension Nz.Nz ist, die elementenweise in dem Speicherglied 10601 gespeichert ist und von vorhergehenden Regelzyklen stammt.The control element 101 then causes a vector to be calculated R = Q. z, where Q is a matrix of dimension Nz.Nz that is element-wise in the Memory member 10601 is stored and comes from previous control cycles.

Das Steuerglied 101 gibt daher zeilenfreise den Inhalt des Speichergliedes 1tn651 und den Inhalt des Speichergliedes 10612 auf das erste Berechnungsglied 103.The control member 101 therefore gives the content of the memory member line-free 1tn651 and the content of the memory element 10612 to the first calculation element 103.

Jedes skalare Produkt, das man von einer Zeile bzw. Kolonne gemäß oben erhält, wird mittels des Steuergliedes 101 elementenweise auf ein Speicherglied 1060 gegeben und dort gespeichert.Every scalar product that can be obtained from a row or column according to receives above, is by means of the control member 101 element-wise to a memory member 1060 given and stored there.

Das Steuerglied 101 gibt danach den Inhalt der Speicherglieder 10696 und 10612, d.h. die Vektoren z und R, auf das erste Berechnungsglied 103.The control element 101 then outputs the content of the memory elements 10696 and 10612, i.e. the vectors z and R, to the first calculation element 103.

Das aus den Vektoren z und R im ersten Berechnungsglied berechnete skalare Produkt wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10607 durch das Steuerglied 1fr1 auf das dritte Berechnungsglied 105 gegeben.The one calculated from the vectors z and R in the first calculation element scalar product, together with the content of the memory element 10607, is replaced by the Control member 1fr1 given to the third calculation member 105.

Der Inhalt des Speichergliedes 10607 besteht aus einer reellen Konstante w Das dritte Berechnungsglied 105 bildet dabei die Summe w+zT.R Diese Summe D wird durch das Steuerglied 1?1 auf einen Teil dcj Speichergliedes 10614 gegeben und dort gespeichert.The content of the memory element 10607 consists of a real constant w The third calculation element 105 forms the sum w + zT.R This sum D becomes given by the control member 1? 1 to a part dcj memory member 10614 and there saved.

Der Inhalt R des Speichergliedes 10606 wird elementenweise zusammen mit dem Inhalt D des Speichergliedes 10614 durch das Steuerglied 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 gegeben.The content R of the memory element 10606 is combined element by element with the content D of the memory element 10614 by the control element 101 to the second Calculation element 104 given.

Das zweite I3erechnungsglied 104 führt deshalb die Division R/D aus.The second calculation element 104 therefore carries out the division R / D.

Das so erhaltene Resultat K wird durch das Steuerglied 101 element gleise auf ein Speicherglied 10605 gegeben und dort gespeichert.The result K thus obtained is element through the control member 101 Gleise on a memory element 10605 given and stored there.

Durch das Steuerglied 101 wird der Inhalt des Speichergliedes 10605 elementenweise und der Inhalt des Speichergliedes 10613 auf das zweite Berechnungsglied 104 gegeben.The content of the memory element 10605 element by element and the content of the memory element 10613 on the second calculation element 104 given.

Das zweite Berechnungsglied 104 bildet dabei das Produkt K v Dieses Produkt wird mittels des Steuergliedes 101 zusammen mit dem entsprechenden (d.h. i-ten) Element des Speichergliedes 106o2, d.h. Ai, , auf das dritte Berechnungsglied 105 gegeben.The second calculation element 104 forms the product K v this Product is controlled by means of the control member 101 together with the corresponding (i.e. i-th) element of the storage element 106o2, i.e. Ai,, to the third calculation element 105 given.

Das dritte Berechnungsglied 105 führt die Addition Ai+Ki.v aus Diese Summe wird danach mittels des Steuergliedes 101 auf die i-te Position des Speichergliedes 10602 übertragen und wieder dort gespeichert.The third calculation element 105 carries out the addition Ai + Ki.v These The sum is then moved to the i-th position of the memory element by means of the control element 101 10602 and saved there again.

Hiermit hat man eine aufdatierte Parameterschätzung für den i-ten Parameter erhalten.This provides an updated parameter estimate for the i-th Parameters received.

Das Steuerglied 101 gibt den Inhalt des Speichergliedes 10606 elementenweise und das erste Element des Speichergliedes 10605 auf das zweite Berechnungsglied 104, das die Multiplikation Rj K1 ausführt.The control element 101 gives the content of the memory element 10606 element by element and the first element of the memory element 10605 to the second calculation element 104, which performs the multiplication Rj K1.

Das Steuerglied 101 gibt danach dieses Produkt zusammen mit dem i-ten Element des Speichergliedes 10601, d.h. Qi1' auf das dritte Berechnungsglied 105, das die Subtraktion Qi1-Ri.K1 ausführt.The control member 101 then gives this product together with the i-th Element of the storage element 10601, i.e. Qi1 'to the third calculation element 105, that performs the subtraction Qi1-Ri.K1.

Die so berechnete Größe wird zusammen mit dem Inhalt des tpeichergliedes 10607 mittels des Steuergliedes 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 gegeben, das die Division (Qi1-RisK1)/w ausführt. Dieses Resultat wird mittels des Steuergliedes 101 auf das i-te Element des Speichergliedes 10601 gegeben und dort gespeichert.The size calculated in this way, together with the content of the memory element 10607 given to the second calculation element 104 by means of the control element 101, that performs the division (Qi1-RisK1) / w. This result is achieved by means of the control element 101 given to the i-th element of the memory element 10601 and stored there.

Damit ist das Element Qi1 aufdatiert.The element Qi1 is thus updated.

Wenn diese Berechnung für sämtliche Elemente des Speichergliedes 10606 ausgeführt ist, ist die ganze erste Zeile der Matrize Q aufdatiert.If this calculation is carried out for all elements of the storage element 10606 is executed, the entire first line of the die Q is updated.

Die obigen Berechnungen zur Bestimmung der Elemente der Matrize Q werden hiernach für alle Elemente des Speichergliedes 10605, das den Vektor K enthält, wiederholt. Wenn dies geschehen ist, ist die ganze Matrize Q des Speichergliedes 10601 aufdatiert.The above calculations to determine the elements of the die Q are hereafter for all elements of the memory element 10605, which contains the vector K, repeated. When this is done, the entire matrix Q is the memory member 10601 updated.

Die Steuereinheit 101 überträgt danach den Inhalt des Speichergliedes 10603, das die skalare Hilfsgröße p enthält. die gemäß den vorhergehenden Regelzyklus aufdatiert ist, zusammen mit dem Inhalt w des Speichergliedes 10607 auf das zweite Berechnungsglied 104.The control unit 101 then transmits the content of the memory element 10603, which contains the scalar auxiliary variable p. according to the previous control cycle is updated, together with the content w of the memory member 10607 to the second Calculation element 104.

Das zweite Berechnungsglied 104 führt die Multiplikation w aus, Dieses Resultat wird mittels des Steuergliedes 101 auf das Speicherglied 10603 gegeben und dort gespeichert.The second calculation element 104 carries out the multiplication w, this The result is sent to the memory element 10603 by means of the control element 101 and stored there.

Der Inhalt des Speichergliedes 10603 wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10607 durch das Steuerglied 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 übertragen, das die Multiplikation w-6 (t) ausführt.The content of the memory member 10603 is saved along with the content of the memory element 10607 through the control element 101 to the second calculation element 104 which performs the multiplication w-6 (t).

Das Steuerglied 101 überträgt das Produkt w-k(t) zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10610, das eine Eins enthält, auf das dritte Berechnungsglied 105, das die Subtraktion 1-w-p(t) ausführt Die so gebildete Differenz wird durch das Steuerglied 101 auf ein Speicherglied 10615 übertragen.The controller 101 transmits the product w-k (t) together with the Content of the memory element 10610, which contains a one, to the third calculation element 105, which performs the subtraction 1-w-p (t). The difference thus formed is through the control element 101 is transferred to a memory element 10615.

Das Steuerglied 101 überträgt den Inhalt des S-eichergliedes 10610 zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10607 auf das dritte Berechnungsglied 105, das die Subtraktion 1-w ausführt Die so gebildete Differenz wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10615 durch das Steuerglied 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 übertragen, das die Division (1-w.#(t))/(1-w) ausführt.The control element 101 transmits the content of the S memory element 10610 together with the content of the memory element 10607 on the third calculation element 105, which performs the subtraction 1-w The difference formed in this way is processed by the control element 101 together with the content of the memory element 10615 transferred to the second calculation element 104, which has the division (1-w. # (t)) / (1-w) executes.

Dieser Quotient wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10608, der die Große Nz enthält, durch das Steuerglied 101 auf das dritte Berechnungsglied 105 gegeben, das die Subtraktion ß(t) = (1-ary (t))/(1-w)-Nz ausführt.This quotient is used together with the content of the memory element 10608, which contains the large Nz, through the control element 101 to the third calculation element 105, which performs the subtraction β (t) = (1-ary (t)) / (1-w) -Nz.

Die so erhaltene Differenz wird mittels des Steuergliedes 101 auf das Speicherglied 10615 übertragen und dort gespeichert.The difference obtained in this way is indicated by means of the control member 101 the memory element 10615 transferred and stored there.

Entsprechend wird die Differenz #(t-1) = (1-#)/(1-w)-Nz gebildet, die in Speicherglied 10616 gespeichert wird.Correspondingly, the difference # (t-1) = (1 - #) / (1-w) -Nz is formed, which is stored in memory element 10616.

Das Steuerglied 101 überträgt danach den Inhalt ß (t-i) des A2 Speichergliedes-10616 und den Inhalt #e2(t-1) des Speichergliedes 10604, das den während des vorhergehenden Regelzyklus geschätzten Verlust enthält, auf das zweite Berechnungsglied 104, das die Multiplikation ß(t-1)ae2 (t-1) ausführt.The control element 101 then transmits the content β (t-i) of the A2 memory element-10616 and the content # e2 (t-1) of memory member 10604 corresponding to the during the previous Control cycle contains estimated loss to the second calculation element 104, the performs the multiplication β (t-1) ae2 (t-1).

Dieses Produkt wird danach durch das Steuerglied 101 auf das Speicherglied 10516 übertragen.This product is then transferred to the storage element by the control element 101 10516 transferred.

Das Steuerglied 101 überträgt danach den Inhalt v des Speichergliedes 10613 und den Inhalt D des Speichergliedes 10614 auf das zweite Berechnungsglied 104, das die Division v/D ausführt.The control member 101 then transmits the content v of the memory member 10613 and the content D of the memory element 10614 to the second calculation element 104, which performs the division v / D.

Danach überträgt das Steuerglied 101 den Inhalt des Speichergliedes 10613 auf das zweite Berechnungsglied 104, das die 2 Größe v2/D bildet.Thereafter, the control member 101 transmits the content of the memory member 10613 to the second calculation element 104, which forms the 2 variable v2 / D.

Diese Größe wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10616 durch das Steuerglied 101 auf das dritte Berechnungsglied 105 übertragen, das die Addition B(t-1)âe2(t-1)+v2/D ausführt.This size, together with the contents of the memory element 10616 transmitted by the control member 101 to the third calculating member 105, which the Addition B (t-1) âe2 (t-1) + v2 / D performs.

Diese Summe wird zusammen mit dem Inhalt w des Speichergliedes 10607 auf das zweite Berechnungsglied 104 übertragen, das die genannte Summe mit w multipliziert.This sum is used together with the content w of the memory element 10607 transferred to the second calculator 104, which multiplies said sum by w.

Der Inhalt ß(t) des Speichergliedes 10615 wird mittels des Steuergliedes 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 über tragen, das den Quotienten bildet, der der neuen Schätzung des Verlustes entspricht.The content β (t) of the memory element 10615 is transferred by means of the control element 101 to the second calculation element 104, which is the quotient which corresponds to the new estimate of the loss.

Mittels des Steuergliedes 101 wird dieser auf das Speicherglied 10604 übertragen und dort gespeichert.This is transferred to the memory element 10604 by means of the control element 101 transferred and stored there.

Danach wird der Inhalt des Speichergliedes 10604 und das erste Element des Speichergliedes 10602 auf das zweite Berechnungsglied 104 übertragen, das die Division 2A ausführt.After that, the content of the memory member 10604 and the first element of the memory element 10602 transferred to the second calculation element 104, which the Division 2A executes.

ae/b Dieser Quotient wird mittels des Steuergliedes 101 auf das Speicherglied 10613 übertragen und dort gespeichert. ae / b This quotient is transferred to the memory element by means of the control element 101 10613 and saved there.

Das Steuerglied 101 überträgt danach den Inhalt des Speichergliedes 10613 und elementweise, beginnend mit Element zwei, den Inhalt des Speichergliedes 10601 auf das zweite Berechnungsglied 104, das die Multiplikation q12i. a2 (t)/b ausführt.The control member 101 then transmits the content of the memory member 10613 and, element by element, starting with element two, the content of the memory element 10601 to the second calculation element 104, which the multiplication q12i. a2 (t) / b executes.

e Diese Größe wird zusammen mit entsprechenden Elementen des Speichergliedes 10602 durch das Steuerglied 101 auf das dritte Berechnungsglied übertragen, das die Summe #i+q12i.#e2(t)/b bildet, die danach durch das Steuerglied 101 auf die i-te Position des Speichergliedes 10606 übertragen wird. e This size is used together with corresponding elements of the memory element 10602 transmitted by the control member 101 to the third calculation member, the the sum # i + q12i. # e2 (t) / b forms, which is then transferred to the i-th position of the memory element 10606 is transmitted.

Entsprechend wie die letztgenannte Größe wird die Größe 2 b + q11.#e2/b gebildet, die im Spreicherglied 10613 gespeichert wird Das Steuerglied 101 überträgt die Positionen 2 bis ny+1 des Speichergliedes 10606 und die ny ersten Positionen des Registergliedes 10701 auf das erste Berechnungsglied 103, das die skalaren Produkte dieser Elemente bildet.Corresponding to the latter size, size 2 b + q11. # E2 / b is formed, which is stored in the memory element 10613. The control element 101 transmits the positions 2 to ny + 1 of the memory element 10606 and the ny first positions of the register element 10701 to the first calculation element 103, which the scalar products of these elements.

Mittels des Steuergliedes 101 wird dieses Produkt auf das Speicherglied 10614 übertragen und dort gespeichert.This product is transferred to the storage element by means of the control element 101 10614 and stored there.

Entsprechend wird das skalare Produkt zwischen den Nz-1-ny N ersten Elementen des Registergliedes 1072 und den N -1-ny letzten Elementen des Speichergliedes 10606 gebildet, wonach durch das Steuerglied 101 diese Größe zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10614 auf das dritte Berechnungsglied 105 gegeben wird, das die Summe bildet.Correspondingly, the scalar product is formed between the Nz-1-ny N first elements of the register element 1072 and the N -1-ny last elements of the memory element 10606, after which the control element 101 transfers this variable together with the content of the memory element 10614 to the third calculation element 105 is given that is the sum forms.

Diese Größe wird zusammen mit dem Inhalt des Speichergliedes 10613 durch das Steuerglied 101 auf das zweite Berechnungsglied 104 übertragen, das die Division dieser Größen ausführt, was den berechneten Steuereingriff u(t) mit verkehrtem Vorzeichen darstellt, d.h. This variable, together with the content of the memory element 10613, is transferred by the control element 101 to the second calculation element 104, which divides these variables, which represents the calculated control intervention u (t) with the opposite sign, ie

Diese Größe wird mittels des Steuergliedes 101 auf das Speicherglied 10613 übertragen und dort gespeichert.This variable is transferred to the memory element by means of the control element 101 10613 and saved there.

Das Steuerglied 101 veranlaßt danach die Verschiebung um eine Stufe in den Registergliedern 1071 und 1072.The control member 101 then causes the shift by one level in register elements 1071 and 1072.

Das Steuerglied 101 überträgt den Inhalt des Speichergliedes 10613 auf das dritte Berechnungsglied 105, das die Vorzeichenumkehr vornimmt, wonach der somit erhaltene Wert u(t) mittels des Steuergliedes 101 auf die erste Position des Registergliedes 1072 übertragen und dort gespeichert wird.The control element 101 transmits the content of the memory element 10613 to the third calculation element 105, which reverses the sign, after which the thus obtained value u (t) by means of the control member 101 to the first position of the Register member 1072 is transferred and stored there.

Dieser so berechnete Steuereingriff u(t) wird durch das Steuerglied 101 auf das Antriebsglied 1082 übertragen, die das Steuersignal u(t) in ein äquivalentes Einstellsignal u*(T) überträgt, das für das System vorgesehen ist.This control intervention u (t) calculated in this way is carried out by the control element 101 transferred to the drive member 1082, which converts the control signal u (t) into an equivalent Transmits setting signal u * (T), which is provided for the system.

Ein Regelzyklus ist somit abgeschlossen.A control cycle is thus completed.

Das Steuerglied 101 und die Berechnungsglieder 103, 104 und 105 können z.B. aus konventionellen Rechnern, Rechnern mit unzerstörbarem Programm, konventioneller Elektronik oder LSI-Elektronik bestehen.The control element 101 and the calculation elements 103, 104 and 105 can e.g. from conventional computers, computers with indestructible programs, conventional Electronics or LSI electronics exist.

Das Steuerglied 101 besteht zweckmäßigerweise aus einem iiikrorechner "intel SIN8-01".The control element 101 expediently consists of a microcomputer "intel SIN8-01".

Auch die drei Berechnungsglieder 103, 104 und 105 können mit Vorteil aus solchen Mikrorechnern bestehen.The three calculation elements 103, 104 and 105 can also be advantageous consist of such microcomputers.

Als Speicherglieder 10601 bis 10616 können dienen Random Access Memory, z.B. "intel 2102".Random Access Memory can be used as memory elements 10601 to 10616, e.g. "intel 2102".

Die Registerglieder 1071 und 1e72, die aus Wechselregistern bestehen, können vom Typ RCA CD 4015 A sein.Register elements 1071 and 1e72, which consist of changeover registers, can be of type RCA CD 4015 A.

Als Analog-Digital-Wandler 1081 kann zweckmäßigerweise ein Gerät von Typ "Analog Devices ADC-12 QM" verwendet werden.A device from Type "Analog Devices ADC-12 QM" can be used.

Das Antriebsglied 1082 besteht zweckmäßigerweise aus einem Digital-Analog-Wandler vom Typ "Analog Devices DAC-12 Q".The drive member 1082 expediently consists of a digital-to-analog converter of the type "Analog Devices DAC-12 Q".

Fig 3 zeigt, wie drei Regler R1, R2 und R3 gemäß der Erfindung an einem zu regelnden Prozeß S angeschlossen sind. Der Prozeß S ist multivariabel mit gekoppelten Ein- und Ausgangssignalen u1(t), u2(t), u3(t) bzw. y1(t), y2(t), y3(t). Der erste Regler R1 empfängt von dem Prozeß S ein Ausgangssignal y1(t), gibt an den Prozeß S ein von dem Regler R1 berechnetes Eingangssignal u1(t), und erhält ein Sollwertsignal ys1(t). Außerdem empfängt der Regler R1 Infortnationssignale p1(t) von äußeren Gliedern, die deterministische Störungen registrieren, sowie für den Prozeß S vorgesehene Eingangssignale u2(t) und u3(t), berechnet von den anderen Reglern R2 bzw. R3. Entsprechendes gilt für die anderen Regler mit entsprechenden Indices für die verschiedenen Signale.Fig. 3 shows how three controllers R1, R2 and R3 according to the invention a process S to be controlled are connected. The process S is multivariable with coupled input and output signals u1 (t), u2 (t), u3 (t) or y1 (t), y2 (t), y3 (t). The first controller R1 receives an output signal y1 (t) from the process S, indicates the process S receives an input signal u1 (t) calculated by the controller R1, and receives a setpoint signal ys1 (t). In addition, the controller R1 receives information signals p1 (t) of outer terms that register deterministic perturbations, as well as for the process S provided input signals u2 (t) and u3 (t) calculated by the others Controllers R2 or R3. The same applies to the other controllers with corresponding ones Indices for the various signals.

Innehalb des den Prozeß S darstellenden Blocks werden die Schaltungen zwischen Ein- und Ausgangssignalen des multivariablen Prozesses S durch gestrichelte Linien symbolisiert.Within the block representing process S are the circuits between input and output signals of the multivariable process S by dashed lines Symbolizes lines.

Zu:n Ausnutzen eines selbsteinstellenden Reglers gemäß der Erfindung ur multivariable Systeme und für Systeme, in denen deterministische Störungen vorkommen, sind weitere Register- und Speicherglieder erforderlich.To: n Use of a self-adjusting controller according to the invention only multivariable systems and for systems in which deterministic disturbances occur, additional register and storage elements are required.

Es ist zu beachten, daß der in Gleichung (1) enthaltene Beobachtungsvektor cp nicht-lineare Funktionen beobachteter Variablen enthalten kann.Note that the observation vector contained in equation (1) cp may contain non-linear functions of observed variables.

Die oben beschriebene Bestimmung der Parameterschätzung basiert auf der sogenannten kleinsten-Quadrat-iiethode, sie kann aber auch mittels einer bereits bekannten und numerisch einfacheren, aber mit bedeutend schlechteren qualitativen Eigenschaften behafteten stochastischen Approximation ausgeführt werden.The determination of the parameter estimate described above is based on the so-called smallest-square-iiethode, but it can also be done by means of an already known and numerically simpler, but with significantly poorer quality Properties afflicted stochastic approximation are carried out.

Wie oben beschrieben, enthält das dritte Berechnungsglied 105 eine Testfunktion. Hit Hilfe dieser Funktion kann entschieden werden, inwieweit die berechnete Größe u(t) innerhalb eines zugelassenen Bereiches liegt, und, wenn dies nicht der Fall ist, u(t) ein im voraus bestimmter Wert gegeben werden. Hierdurch wird die Stabilität des Reglers verbessert.As described above, the third calculator 105 includes one Test function. Hit the help of this function can be decided to what extent the calculated Quantity u (t) is within an approved range, and if this is not the Is the case, u (t) are given a predetermined value. This will make the Improved controller stability.

Die von dem- Regler gemäß der Erfindung berechneten Größen enthalten Informationen über die ;nderung des Ausgangssignals, was aus der theoretischen Ableitung hervorgeht, welche Information wertvoll ist und für die automatische Sollwertanpassung ausgenutzt werden kann.Contain the sizes calculated by the controller according to the invention Information about the change in the output signal, what from the theoretical derivation shows which information is valuable and for the automatic setpoint adjustment can be exploited.

Das in-den Regler gemäß der Erfindung eingehende Steuerglied kann wiederum einem weiteren Steuerglied untergeordnet sein, das wiederum mehreren zu solchen Reglern gehörenden Steuereinheiten übergeordnet ist. The control element going into the controller according to the invention can in turn be subordinate to another control element, which in turn is assigned to several control units belonging to such regulators is superordinate.

Bei adaptiver Regelung wird ein Modifizierungsprozeß durchgeführt, durch den die von dem selbsteinstellenden Regler gesteuerten Parameter zu einem bestimmten Zeitpunkt einem Regelobjekt angepaßt werden Von dem selbsteinstellenden Regler erhält man beim Nodifzierungs--prozeß ein Maß für den Zustand des ganzen Regelprozesses, da der Regler sich in ;jedem Augenblick der Struktur des Regelobjektes anzupassen versucht Bei normalen Betriebsverhältnissen im RegelobjeXt ist der Anpassungsgrad für jeden Parameter L(t) gemäß Gleichung (2) innerhalb eines bestimmten Intervalls beweglich.In the case of adaptive control, a modification process is carried out, through the parameters controlled by the self-adjusting controller to one a certain point in time can be adapted to a rule object Regulator one receives a measure for the state of the whole in the nodification process Control process, since the controller is in; every moment of the structure of the control object attempted to adapt Under normal operating conditions in the control object, the degree of adaptation is for each parameter L (t) according to equation (2) within a certain interval movable.

Eine Modifizierung eines Parameters, die einen Anpassungsgrad außerhalb des genannten Intervalls bedeutet, enthält dabei eine Information darüber, daß im Regelobjekt anormale Betriebsverhältnisse entstanden und, z.B. Störungen durch Verschleiß, Fehler oder Vorfälle infolge plötzlicher Defekte.A modification of a parameter that has a degree of customization outside of it of the interval mentioned, it contains information about the fact that in the Control object abnormal operating conditions have arisen and, e.g. malfunctions due to wear and tear, Errors or incidents as a result of sudden defects.

Imine solche außerhalb eines normalen Niveaus erforderliche ;;odifizierung eines Parameters kann deshalb zweckmäßigerweise für das Anzeigen besonderer Zustände ausgenutzt werden, z.3. daß ein Verschleiß so weit fortgeschritten ist, daß das Auswechseln eines Teils erforderlich ist oder daß in einem bestimmten Teil des Regelobjekts ein Fehler vorliegt etc.Imine such outside of a normal level required ;; odification of a parameter can therefore be useful for displaying special conditions be exploited, e.g. 3. that wear has progressed so far that that Replacement of a part is required or that in a specific part of the rule object there is an error, etc.

Der selbsteinstellende Regler gemäß der Erfindung ist nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen der beigefügten Patentansprüche weitgehend variiert werden.The self-adjusting regulator according to the invention is not limited to the Embodiments shown here are limited, but may be within the scope of the attached Claims can be varied widely.

Claims

(: 1) Self-adjusting controller, characterized in that a first Register member (1071) is present for storing a sequence. of values of a first Quantity (y (t)) which is a function of an output signal (y * (T)) of the system to be controlled (1n) is that there is a second register member (1072) for storing one Sequence of values of a second variable (u (t)), which the intended control intervention (u * (T)) in the system determines that calculation elements (103 to 105) are available, which with the help of commands from a higher-level control element (101) said second quantity (u (t)) calculate that the first and second register element (1071, 1072) at least the number of values of said first and second quantity (y (t)) or (u (t)), which are required to calculate the control intervention (u * (#)), which corresponds to the last available output signal (y * (T)) that the control element (101) causes the contents of the first and the second register element (1071, 1072) can be put together to a vector z (t-k) and with the help of product and sums of squares, as well as funlitions of these sums, calculated from the above first variable y (t) and said vector z (t-k), determined by the calculation elements (103 to 105), the calculation of said second variable u (t) is controlled.

2. Self-adjusting controller according to claim 1, characterized in that that the controller contains several memory elements (10601 to 10615), the information between the different stages of calculation when calculating the said second Size (u (t)) and updated information for the save the next control cycle.

3. Self-adjusting regulator according to claims 1 or 2, characterized characterized in that the control member (101) is responsible for calculating said second variable (u (t)) according to a recursive least squares method.

4. Self-adjusting regulator according to claims 1 or 2, characterized characterized in that the control unit (101) is responsible for calculating said second Controls size (u (t)) according to a stochastic approximation method.

5. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that a clock unit arranged in the control member (101) records the times determines to which the first quantities (y (t)) are stored in the first register element (1071) will.

6. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the control program of the control member (101) is indestructible.

7. Self-adjusting regulator according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the control unit (101) is an external further control unit is subordinate.

8. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that a calculation element (105) contains a test function which controls to what extent a calculated second quantity (u (t)) is within a predetermined one Range, and if this is not the case, this size with one in advance replaced certain value.

9. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the control element (101) and the calculation elements (103 to 105) Calculate uncertainties in the calculation of said second quantity (u (t)) and at the same time take this uncertainty into account when calculating this quantity (u (t)).

10. Self-adjusting controller according to claim 1, characterized in that that for the manual estimation of a first transmission coefficient contained in the system (10) (b) causes the control element (101) to convert the first variable (y (t) (to scale), a third quantity (s (t) = y (t) / b - u (t-k)) to calculate the content of the first and of the second register element (1071, 1072) to form a vector cp (t-k) and with the help of product and square sums as well as functions of these sums the named third quantity s (t) and the named vector cp (t-k), calculated of said calculation elements, the calculation of said second quantity u (t) to control.

11. Self-adjusting brick according to one of claims 1 to 10, characterized in that the control member (101) when calculating the second Quantity (u (t)) the last previous information (o (t-k)), y (t) and u (t-k)) considered most strongly via the system (10).

12. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 11, wherein the controller is connected to a system with an input and an output signal is, characterized in that the control member (101) is one in the calculation members (103, 104, 105) performed calculation of the explicit or implicit determination the dead time of the system controls.

13. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 12, characterized in that the control member (101) records a sequence controls of control interventions in the second register element (1072), these control interventions are calculated by one or more additional controllers for the system (10).

14. The self-adjusting regulator of claim 13, wherein the regulator is connected to a multivariable system, characterized in that the Control element (101) a calculation carried out in the calculation elements (103, 104, 105) the imp citen determination of a number of dead times of the system controls.

1, self-adjusting regulator according to one of claims 1 to 14, characterized gO - indicates that the control element (101) registers a sequence of signals with information about deterministic disturbances measured by external organs controls in the second register element (1072).

15. Self-adjusting controller according to one of claims 1 to 15, characterized in that the controller contains a member connected to it, this is the size of the adjustment of each individual parameter controlled by the controller (L (t)) to the system measures, registers and / or displays, with one outside of one Adjustment lying in a predetermined range, the presence of abnormal operating conditions identifies in the system.

L e r s e i t e