RU139235U1 - Робастная система управления - Google Patents

Abstract

Робастная система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, блок нахождения модуля, умножитель, блок динамического корректора, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому входу второго блока суммирования и к входу блока нахождения модуля, выход второго блока суммирования подключен к входу динамического корректора, а выход динамического корректора подключен к входу объекта управления, отличающаяся тем, что выход блока нахождения модуля подключен к соответствующим входам умножителя и ко второму входу второго блока суммирования, выход умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования.

Description

Полезная модель относится к системам автоматического управления и может быть использована в системах регулирования нелинейными, априорно-неопределенными объектами с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины с неполным измерением пространства состояния объекта управления. Такими системами являются, например, системы автоматического управления летательными аппаратами, ядерными реакторами, гидромелиоративными сооружениями и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является робастная система управления /1, Патент RU №2379735, ΜΠΚ G05B 13/02, 2006/, содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый и второй блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель и второй умножитель, последовательно соединенные блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, а также блок динамической коррекции. Выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому и второму входам первого умножителя, к одному из входов второго умножителя, третьего умножителя и к первому входу второго блока суммирования. Также выход первого блока суммирования подается на вход блока нахождения модуля, последовательно соединенного с блоком нелинейного степенного преобразования и блоком третьего умножителя. Выход с блока первого умножителя подключен к входу второго умножителя, выход которого подключен ко второму входу второго блока суммирования. Выход с блока третьего умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования, выход которого подключен к входу блока динамической коррекции, а выход с блока динамической коррекции подключен к входу объекта управления. При этом, блок динамической коррекции состоит из последовательно соединенных k-1 одинаковых звеньев, каждое из которых содержит последовательно соединенные первый сумматор звена, интегратор, второй сумматор звена, причем вход первого сумматора звена связан со вторым входом второго сумматора звена, а выход второго сумматора звена связан со вторым входом первого сумматора звена и со следующим звеном динамического корректора, а выход последнего звена динамического корректора подается на вход объекта управления, где k - разность порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта управления.

Недостатком этой системы является низкая эффективность закона управления, а также структурная сложность системы в целом.

Задачей полезной модели является упрощение системы и повышение эффективности ее функционирования за счет изменения алгоритмической структуры управления.

Сущность полезной модели заключается в том, что в робастной системе управления, содержащей объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блок суммирования, блок нахождения модуля, умножитель и блок динамического корректора, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому входу второго блока суммирования и ко входу блока нахождения модуля, выход второго блока суммирования подключен к входу динамического корректора, а выход динамического корректора подключен к входу объекта управления, выход блока нахождения модуля подключен к соответствующим входам умножителя, и ко второму входу второго блока суммирования, выход умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования.

На фиг. 1 представлена блок-схема робастной системы управления; на фиг. 2 - блок-схема динамического корректора.

Система содержит объект управления 1, блок задания коэффициентов 2, первый блок суммирования 3, блок нахождения модуля 4, умножитель 5, второй блок суммирования 6 и блок динамического корректора 7. При этом динамический корректор состоит из последовательно соединенных k-1 одинаковых звеньев 7₁, 7₂,…,7_k-1, каждое из которых содержит первый сумматор звена 8_i, интегратор 9_i, второй сумматор звена 10_i при i=1, 2,…,k-1.

Сигналы y₁,…,y_m - выходы объекта регулирования, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению

,

где γ₁>0, γ₂>0, γ₃>0 - постоянные; g^T - числовой вектор; y-m - мерный вектор выходных координат объекта.

Система функционирует следующим образом:

Сигналы y₁,…,γ_m c выходов объекта управления 1 поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке 2 задания коэффициентов происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта управления на постоянный коэффициент g_i. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, где складываются. Сигнал g^Ty с выхода первого блока суммирования 3 поступает на вход блока нахождения модуля 4 и на первый вход второго блока суммирования 6. Сигнал g^Ty поступает с блока нахождения модуля 4 на оба входа умножителя 5 и на второй вход второго блока суммирования 6. В умножителе 5 происходит умножение сигнала

с выхода блока нахождения модуля 4 на этот же сигнал. Сигнал

с выхода умножителя 5 поступает на третий вход второго блока суммирования 6, где складывается с сигналом g^Ty с выхода первого блока суммирования 3 и сигналом

с выхода блока нахождения модуля 4 с соответствующими коэффициентами. Сигнал

с выхода второго блока суммирования 6 поступает на вход динамического корректора 7, состоящего из одинаковых, последовательно соединенных k-1 динамических звеньев 7₁, 7₂,…,7_k-1 (k - разность порядков знаменателя и числителя передаточной функции объекта управления), каждое из которых имеет передаточную функцию

,

где Τ₁>0, Т₂>0 - постоянные времени, Τ₁>>Τ₂. В каждом звене 7_i поступивший сигнал попадает в первый блок суммирования звена 8_i и во второй блок суммирования звена 10_i. В блоке суммирования 8_i происходит суммирование входящего в звено сигнала и выхода сумматора 10_i, сигнал с выхода сумматора 8_i поступает на вход интегратора 9_i, из которого подается на вход сумматора 10_i, а выход из сумматора 10_i попадает на вход следующего звена динамического корректора и т.д. Выход последнего звена 7_k-1 подается на вход объекта управления 1.

Таким образом, исключение блока нелинейного степенного преобразования и двух умножителей из системы управления позволяет изменить закон управления, обеспечивающий повышение эффективности функционирования при существенном упрощении системы.

Техническим результатом использования полезной модели является упрощение структуры системы, а также повышение эффективности закона управления.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Claims (1)

1. Робастная система управления, содержащая объект управления, блок задания коэффициентов, первый и второй блоки суммирования, блок нахождения модуля, умножитель, блок динамического корректора, выходы объекта управления соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к первому входу второго блока суммирования и к входу блока нахождения модуля, выход второго блока суммирования подключен к входу динамического корректора, а выход динамического корректора подключен к входу объекта управления, отличающаяся тем, что выход блока нахождения модуля подключен к соответствующим входам умножителя и ко второму входу второго блока суммирования, выход умножителя подключен к третьему входу второго блока суммирования.

   

Images