RU2132079C1 - Adaptive control system with variable structure - Google Patents

Adaptive control system with variable structure Download PDF

Info

Publication number
RU2132079C1
RU2132079C1 RU98105981A RU98105981A RU2132079C1 RU 2132079 C1 RU2132079 C1 RU 2132079C1 RU 98105981 A RU98105981 A RU 98105981A RU 98105981 A RU98105981 A RU 98105981A RU 2132079 C1 RU2132079 C1 RU 2132079C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
block
inputs
relay elements
Prior art date
Application number
RU98105981A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.О. Жданов
А.Г. Комаров
И.А. Максимов
С.П. Назаров
Д.А. Фисенко
Original Assignee
Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище filed Critical Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище
Priority to RU98105981A priority Critical patent/RU2132079C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2132079C1 publication Critical patent/RU2132079C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: automation, in particular, equipment for controlling dynamic objects with single input and output. SUBSTANCE: device has input signal setter, reference model, forming filter, mismatch detector, gain generation unit, five units of relay elements, four units of multipliers, four scaling amplifiers with alternating gain, adder, filtering unit, controlled object. EFFECT: increased reliability, safety and service life of system due to decreased frequency and amplitude of drive oscillations by means of separation of signal, which is received by drive, into high-frequency and low-frequency constituents. 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области автоматики и может быть применено при управлении динамическими объектами с одним входом и одним выходом. The invention relates to the field of automation and can be applied to control dynamic objects with one input and one output.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков (прототип) является адаптивная система управления с переменной структурой [1], содержащая задатчик, выходом подключенный к входам эталонной модели, первому блоку релейных элементов и сигнальному входу первого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, измеритель рассогласования, первым входом подключенный к выходу эталонной модели, вторым входом связанный с выходом объекта управления, входом второго блока релейных элементов и сигнальным входом второго масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, а выходом - со входами блока формирования коэффициентов усиления, третьего блока релейных элементов и управляющим входом третьего масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, четвертый блок релейных элементов, вход которого подключен к выходу блока формирования коэффициентов усиления, а выход - к первым входам первого - четвертого блоков умножителей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого второго, третьего и пятого блоков релейных элементов, выходы первого - четвертого блоков умножителей связаны соответственно с управляющими входами первого - четвертого масштабирующих усилителей с переменным коэффициентом, выходы которых подключены соответственно к первому - четвертому входам сумматора, выход сумматора связан с входом объекта управления и формирующим фильтром, соединенным с входом пятого блока релейных элементов и сигнальным входом четвертого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом. Closest to the invention in terms of features (prototype) is an adaptive control system with a variable structure [1], which contains a control unit, connected to the inputs of the reference model, the first block of relay elements and the signal input of the first scaling amplifier with a variable coefficient, a mismatch meter, the first input connected to the output of the reference model, the second input connected to the output of the control object, the input of the second block of relay elements and the signal input of the second the first amplifier with a variable coefficient, and the output with the inputs of the gain forming unit, the third block of relay elements and the control input of the third scaling amplifier with a variable coefficient, the fourth block of relay elements, the input of which is connected to the output of the gain forming unit, and the output to the first the inputs of the first to fourth blocks of multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first second, third and fifth blocks of relay elements, the outputs of the first - h of the fourth block of multipliers are connected respectively to the control inputs of the first to fourth scaling amplifiers with a variable coefficient, the outputs of which are connected respectively to the first and fourth inputs of the adder, the output of the adder is connected to the input of the control object and a shaping filter connected to the input of the fifth block of relay elements and the signal input of the fourth variable gain amplifier.

Однако в этой системе привод (рулевые поверхности) совершает(ют) колебания с достаточно большой амплитудой и частотой, что не может считаться удовлетворительным с точки зрения затрат на управление. Кроме того, это может сказаться на безопасности (например, пролетов), на сохранении механической части привода. However, in this system, the drive (steering surfaces) oscillates with a sufficiently large amplitude and frequency, which cannot be considered satisfactory in terms of control costs. In addition, this can affect the safety (for example, spans), the preservation of the mechanical part of the drive.

Цель изобретения - повышение надежности, безопасности и ресурса системы за счет уменьшения частоты и амплитуды колебаний привода путем разделения сигнала управления, поступающего на привод, на низкочастотный и высокочастотный. The purpose of the invention is to increase the reliability, safety and resource of the system by reducing the frequency and amplitude of oscillations of the drive by dividing the control signal supplied to the drive, low-frequency and high-frequency.

Эта цель достигается введением в адаптивную систему управления с переменной структурой блока фильтрации, первым входом соединенного с выходом сумматора, вторым входом связанного с выходом измерителя рассогласования, а выходом - со входом объекта управления. This goal is achieved by introducing into the adaptive control system with a variable structure of the filtration unit, the first input connected to the output of the adder, the second input associated with the output of the mismatch meter, and the output with the input of the control object.

Блок-схема адаптивной системы управления (фиг.1) содержит задатчик 1 входного сигнала, эталонную модель 2, формирующий фильтр 3, измеритель 4 рассогласования, блок 5 формирования коэффициентов усиления, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 блоки релейных элементов, первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 блоки умножителей, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 масштабирующие усилители с переменным коэффициентом, сумматор 19, блок фильтрации 20 и объект управления 21. The adaptive control system block diagram (FIG. 1) contains an input signal generator 1, a reference model 2, a filter 3, a mismatch meter 4, a gain generating unit 5, a first 6, a second 7, a third 8, a fourth 9 and a fifth 10 blocks relay elements, the first 11, second 12, third 13 and fourth 14 blocks of multipliers, the first 15, second 16, third 17 and fourth 18 scaling amplifiers with variable coefficient, adder 19, filtering unit 20 and control object 21.

Известен один из возможных принципов построения адаптивной системы управления для линейного объекта

Figure 00000002

основанный на использовании эталонной модели (ЭМ)
Figure 00000003

где x, xм, u, uз - векторы состояния ОУ (n • 1), ЭМ (n • 1), управления (k=1) и задающих воздействий (m • 1) соответственно;
A, Aм, B, Bм - матрицы соответствующих размерностей.One of the possible principles of constructing an adaptive control system for a linear object is known.
Figure 00000002

based on the use of a reference model (EM)
Figure 00000003

where x, x m , u, u z are the state vectors of the OS (n • 1), EM (n • 1), control (k = 1) and master actions (m • 1), respectively;
A, A m , B, B m - matrices of the corresponding dimensions.

Управление выбирается так, чтобы ошибка e=xм-x была сведена к нулю. Для решения этой задачи используется уравнение движения относительно ошибки, получаемое из уравнений (1) и (2), т.е.The control is chosen so that the error e = x m -x is reduced to zero. To solve this problem, we use the equation of motion with respect to error obtained from equations (1) and (2), i.e.

Figure 00000004

Для обеспечения устойчивого скользящего режима по пересечению плоскостей скольжения
S = Cтe, (4)
где C - матрица (n • k);
S - вектор (k • 1),
уравнение определяется из системы неравенств таким образом, чтобы условия существования устойчивого скользящего режима выполнялись во всем диапазоне изменения параметров объекта управления (ОУ).
Figure 00000004

To ensure a stable sliding mode at the intersection of the sliding planes
S = C t e, (4)
where C is the matrix (n • k);
S is a vector (k • 1),
the equation is determined from the system of inequalities in such a way that the conditions for the existence of a stable sliding mode are satisfied in the entire range of changes in the parameters of the control object (OS).

Если выполнены следующие условия:
1) пара матриц

Figure 00000005
управляема; (5)
2) det (CтB)≠0;
3) rank B=rank[B][Bм]=rank[B][D], (6)
то движение в скользящем режиме описывается уравнением
Figure 00000006

т. е. не зависит ни от коэффициентов матрицы A, ни от задающего воздействия uз. Однако необходимость выполнения условий (6) является серьезным препятствием при создании подобных адаптивных систем. Кроме того, вектор x должен быть непосредственно наблюдаем, иначе необходимо дополнительно синтезировать устройство оценивания вектора состояния, что требует решения задачи текущей идентификации. Отмеченные трудности легко преодолеваются, если при синтезе использовать неминимальную форму (НМФ) модели ОУ.If the following conditions are met:
1) a pair of matrices
Figure 00000005
controllable; (5)
2) det (C t B) ≠ 0;
3) rank B = rank [B] [B m ] = rank [B] [D], (6)
then sliding motion is described by the equation
Figure 00000006

i.e., it does not depend either on the coefficients of the matrix A or on the driving influence u s . However, the need to fulfill conditions (6) is a serious obstacle in the creation of such adaptive systems. In addition, the vector x must be directly observable, otherwise it is necessary to further synthesize a state vector estimator, which requires solving the current identification problem. The aforementioned difficulties are easily overcome if a non-minimal form (NFM) of the OS model is used in the synthesis.

Пусть динамические свойства линейного стационарного объекта управления с одним входом и одним выходом Z описываются передаточной функцией

Figure 00000007

в которой нет сокращаемых нулей и полюсов.Let the dynamic properties of a linear stationary control object with one input and one output Z be described by the transfer function
Figure 00000007

in which there are no reducible zeros and poles.

Разделим числитель и знаменатель функции (1) на устойчивый полином
β(p) = pn-1n-2pn-2+...+β1p+βo
и результат запишем в виде

Figure 00000008

где ai, bi - коэффициенты, полученные при делении полиномов A(p) и B(p) на полином β(p).
Введем новые переменные:
Figure 00000009

Figure 00000010

С учетом проведенных преобразований уравнения ОУ (1) в пространстве состояний запишутся так:
Figure 00000011
(10)
Порядок полученной модели равен (2n - 1) > n, поэтому она называется неминимальной.We divide the numerator and denominator of function (1) into a stable polynomial
β (p) = p n-1 + β n-2 p n-2 + ... + β 1 p + β o
and write the result in the form
Figure 00000008

where a i , b i are the coefficients obtained by dividing the polynomials A (p) and B (p) by the polynomial β (p).
We introduce new variables:
Figure 00000009

Figure 00000010

Taking into account the transformations performed, the OA equations (1) in the state space are written as follows:
Figure 00000011
(ten)
The order of the resulting model is (2n - 1)> n, so it is called non-minimal.

Запишем уравнения ОУ (10) и ЭМ в следующем виде:

Figure 00000012

где xт=[Z Yn-2 Yn-3...Yo];
x т м = [ZMYMn-2YMn-3...YMo],
Figure 00000013

Figure 00000014

f - вектор, полученный из решения уравнения
Figure 00000015

где
Figure 00000016

Введя для ЭМ (12) переменные в виде (9), получим ее передаточную функцию
Figure 00000017

Таким образом, форма (11) ЭМ позволяет задавать желаемую передаточную функцию, у которой порядок полинома числителя на единицу меньше порядка полинома знаменателя и все корни полинома числителя лежат слева от мнимой оси на комплексной плоскости. Последние условие связано с необходимостью обеспечения устойчивости модели, так как полином β(p), используемый при ее формировании, совпадает до постоянного множителя с числителем ЭМ.We write the OA equations (10) and EM in the following form:
Figure 00000012

where x t = [ZY n-2 Y n-3 ... Y o ];
x t m = [Z M Y Mn-2 Y Mn-3 ... Y Mo ],
Figure 00000013

Figure 00000014

f is the vector obtained from the solution of the equation
Figure 00000015

Where
Figure 00000016

Introducing for EM (12) the variables in the form (9), we obtain its transfer function
Figure 00000017

Thus, the EM form (11) allows you to specify the desired transfer function for which the order of the numerator polynomial is one less than the order of the denominator polynomial and all the roots of the numerator polynomial lie to the left of the imaginary axis on the complex plane. The latter condition is associated with the need to ensure the stability of the model, since the polynomial β (p) used in its formation coincides to a constant factor with the numerator EM.

Для получения уравнения движения относительно ошибки вычтем из уравнения (12) уравнение (11) и после преобразования получим

Figure 00000018

Figure 00000019

Нетрудно убедиться, что при выбранной структуре модели ОУ условия (6) выполняются
Figure 00000020

Если в уравнении (4) принять
Cт=[1 Cn-2 Cn-3 ... Co], (15)
то после преобразования уравнения движения в скользящем режиме (7) принимают вид
Figure 00000021

Figure 00000022

Таким образом, движение в скользящем режиме не зависит ни от параметров ОУ (11): коэффициентов матриц A, B, D, ни от задающего воздействия uз, а целиком определяется заданием параметров плоскости скольжения и числителя ЭМ.To obtain the equation of motion with respect to the error, we subtract equation (11) from equation (12) and, after the transformation, we obtain
Figure 00000018

Figure 00000019

It is easy to verify that, with the selected structure of the OS model, conditions (6) are satisfied
Figure 00000020

If in equation (4) take
C t = [1 C n-2 C n-3 ... C o ], (15)
then after the transformation of the equation of motion in the sliding mode (7) take the form
Figure 00000021

Figure 00000022

Thus, the motion in the sliding mode does not depend on the parameters of the OS (11): the coefficients of the matrices A, B, D, nor on the driving influence u s , but is entirely determined by setting the parameters of the slip plane and the numerator of the EM.

Для обеспечения устойчивости режима скольжения уравнение должно быть выбрано так, чтобы выполнялось условие

Figure 00000023

Закон управления будем искать в виде
u = Ψ т e e-Ψ т x x-Ψ т u uз т f f, (17)
где элементы векторов Ψe, Ψx, Ψf и скаляр Ψu определяются по формулам
Figure 00000024

Figure 00000025

Figure 00000026

Figure 00000027

i = 1, 2, ..., n;
j = 1, 2, ..., (n-1).To ensure the stability of the slip mode, the equation should be chosen so that the condition
Figure 00000023

The law of control will be sought in the form
u = Ψ t e e-Ψ t x x-Ψ t u u s t f f, (17)
where the elements of the vectors Ψ e , Ψ x , Ψ f and the scalar Ψ u are determined by the formulas
Figure 00000024

Figure 00000025

Figure 00000026

Figure 00000027

i = 1, 2, ..., n;
j = 1, 2, ..., (n-1).

Найдем произведение SS с учетом уравнений (4), (14), (17)

Figure 00000028

где Ai, Ami, Di - столбцы матриц A, Am, D;
ei, xi, fi - элементы векторов e, x, f соответственно.We find the product SS taking into account equations (4), (14), (17)
Figure 00000028

where A i , A mi , D i are the columns of the matrices A, A m , D;
e i , x i , f i are the elements of the vectors e, x, f, respectively.

Условие устойчивого скользящего режима SS<0 будет выполняться, если коэффициенты закона управления (17) выбрать из условий:

Figure 00000029

Figure 00000030

Figure 00000031

Figure 00000032
(18)
В процессе функционирования ОУ изменяются коэффициенты матриц A, B, D. Однако границы их изменения известны и параметры закона управления (17) можно выбрать так, чтобы неравенства (18) соблюдались для всех режимов работы. В этом случае замкнутая система управления (11), (17) в скользящем режиме будет адаптивной, т.е. инвариантной к изменению характеристик ОУ и задающего воздействия.The condition of a stable sliding mode SS <0 will be satisfied if the coefficients of the control law (17) are chosen from the conditions:
Figure 00000029

Figure 00000030

Figure 00000031

Figure 00000032
(18)
In the process of the OS operation, the coefficients of the matrices A, B, D change. However, the boundaries of their changes are known and the parameters of the control law (17) can be chosen so that inequalities (18) are observed for all operating modes. In this case, the closed-loop control system (11), (17) in the sliding mode will be adaptive, i.e. invariant to a change in the characteristics of the op-amp and the master action.

Необходимо также оценить характер изменения вектора f в уравнении (13) при управлении (17), так как при f ---> ∞ управление Uэкв, определяемое из уравнения

Figure 00000033
С учетом формул (4), (14), и (15) запишем
Figure 00000034

Определим из этого уравнения
Uэкв=(CтB)-1Cт[Df - Aмe + (Aм-A)x + Bмuз]
и, подставив его в уравнение (13), получим
Figure 00000035

или после преобразований с учетом формул (11), (13) и (15)
Figure 00000036

где
Figure 00000037

Так как в соответствии с (16) e ---> 0, ЭМ (12) выбирается устойчивой и значение uз ограничено по величине, то и значения компонент вектора x ---> xм также ограничены. В этом случае значения компонент вектора f ограничены только тогда, когда матрица R - гурвицева. Это значит, что корни числителя передаточной функции (8) ОУ должны располагаться слева от мнимой оси комплексной плоскости.It is also necessary to evaluate the nature of the change in the vector f in equation (13) under control (17), since for f ---> ∞ the control Ueq , determined from the equation
Figure 00000033
In view of formulas (4), (14), and (15), we write
Figure 00000034

We define from this equation
U equiv = (C t B) -1 C t [Df - A m e + (A m -A) x + B m u s ]
and substituting it into equation (13), we obtain
Figure 00000035

or after transformations taking into account formulas (11), (13) and (15)
Figure 00000036

Where
Figure 00000037

Since, in accordance with (16), e ---> 0, EM (12) is chosen stable and the value of u z is limited in magnitude, so the values of the components of the vector x ---> x m are also limited. In this case, the values of the components of the vector f are bounded only when the matrix R is Hurwitz. This means that the roots of the numerator of the transfer function (8) of the OS must be located to the left of the imaginary axis of the complex plane.

Рассмотрим эффективность предложенной методики на примере синтеза адаптивной системы управления гипотетического самолета с эталонной моделью в продольной плоскости. Уравнения короткопериодического движения самолета и ЭМ в этом случае имеют вид

Figure 00000038

где α, αм - угол атаки;
ωz, ω - угловая скорость тангажа самолета и ЭМ;
δв - отклонение руля высоты самолета;
uз - задающее воздействие.Consider the effectiveness of the proposed methodology as an example of the synthesis of an adaptive control system of a hypothetical aircraft with a reference model in the longitudinal plane. The equations of short-period motion of the aircraft and EM in this case have the form
Figure 00000038

where α, α m - angle of attack;
ω z , ω zm - the angular velocity of the pitch of the aircraft and EM;
δ in - deviation of the elevator of the aircraft;
u s - the setting action.

Коэффициенты уравнений (19) для двух режимов полета представлены в табл. 1. The coefficients of equations (19) for two flight modes are presented in table. 1.

При исследовании эффективности адаптивной системы будем полагать, что
1) δвз= sint + 1/3sin3t + 1/5sin5t + 1/7sin7t;
2) в качестве цели синтеза адаптивной будем считать выполнение условия

Figure 00000039

3) привод руля высоты будем описывать дефференциальным уравнением δв= -1/Tδв+1/TU, где T - постоянная времени привода, U - управляющий сигнал.In studying the effectiveness of an adaptive system, we will assume that
1) δ ad = sint + 1 / 3sin3t + 1 / 5sin5t + 1 / 7sin7t;
2) as the goal of the synthesis we consider adaptive the fulfillment of the condition
Figure 00000039

3) the elevator drive will be described by the differential equation δ in = -1 / Tδ in + 1 / TU, where T is the drive time constant, U is the control signal.

Из уравнений (19), (20) определяем передаточные функции (ПФ) самолета и ЭМ

Figure 00000040

На этапе синтеза будем полагать привод руля высоты безинерционным: δв= U. Полином β(p) принимаем равным числителю Wм(p) β(p) = p+1, а вектор Cе=[1 0]. При сделанных допущениях уравнения (11)-(13) принимают вид
Figure 00000041

V0=-V0+U;
Figure 00000042

Коэффициенты уравнений (21) для рассматриваемых режимов приведены а табл.2.From equations (19), (20) we determine the transfer functions (PF) of the aircraft and EM
Figure 00000040

At the synthesis stage, we assume that the elevator drive is inertialess: δ in = U. We take the polynomial β (p) equal to the numerator W m (p) β (p) = p + 1, and the vector C e = [1 0]. Under the assumptions made, equations (11) - (13) take the form
Figure 00000041

V 0 = -V 0 + U;
Figure 00000042

The coefficients of equations (21) for the considered modes are given in Table 2.

Неравенства (18) запишутся так:
для режима N1:

Figure 00000043

2) для режима N2:
Figure 00000044

Выбираем коэффициенты закона управления (17), удовлетворяющие этим неравенствам:
Figure 00000045

При включении синтезированной системы процессы ωz (t) и ω (t) для режима N1 и режима N2 практически не отличаются, что и было показано в прототипе. Однако в предложенной системе рулевые поверхности совершают колебания с достаточно большой амплитудой и частотой, что является неудовлетворительным с точки зрения энергетических затрат на управление. Кроме этого, это может сказаться на безопасности полетов, на сохранении механической части привода. Результаты моделирования синтезированной системы для режима N1 при различных значениях постоянной времени привода представлены на фиг.2.Inequalities (18) are written as follows:
for mode N1:
Figure 00000043

2) for N2 mode:
Figure 00000044

We choose the coefficients of the control law (17) that satisfy these inequalities:
Figure 00000045

When you turn on the synthesized system, the processes ω z (t) and ω (t) for mode N1 and mode N2 are practically the same, which was shown in the prototype. However, in the proposed system, the steering surfaces oscillate with a sufficiently large amplitude and frequency, which is unsatisfactory in terms of energy control costs. In addition, this can affect flight safety, the preservation of the mechanical part of the drive. The results of modeling the synthesized system for mode N1 at various values of the drive time constant are presented in FIG. 2.

Для сглаживания этих колебаний можно разделить сигнал управления, поступающий на привод, на низкочастотный и высокочастотный. Схема двухканального управления показана на фиг.3. Постоянная времени T=0,01 и T=2 определена исходя из условия сохранения режима скольжения. Включение высокочастотного канала осуществляется при e ≤ 0,02. To smooth these oscillations, it is possible to separate the control signal supplied to the drive into low-frequency and high-frequency. A two-channel control circuit is shown in FIG. The time constant T = 0.01 and T = 2 is determined based on the conditions for maintaining the slip mode. The high-frequency channel is switched on at e ≤ 0.02.

В качестве технической реализации двухканального управления могут быть предложены фильтры в виде четырехрполюсников [2]. Включение высокочастотного канала может происходить с помощью компаратора [3], на один из входов которого подается опорное напряжение, соответствующее значению 0,02, а на второй вход - соответственно сигнал рассогласования e. В момент равенства этих значений на выходе компаратора появляется выходной сигнал, включающий, например, реле, которое своими контактами подключает высокочастотный канал. As a technical implementation of two-channel control, filters in the form of quadripoles can be proposed [2]. The high-frequency channel can be switched on using a comparator [3], at one of the inputs of which a reference voltage corresponding to a value of 0.02 is supplied, and a mismatch signal e, respectively, at the second input. At the moment of equality of these values, an output signal appears at the output of the comparator, including, for example, a relay that connects a high-frequency channel with its contacts.

Адаптивная система управления работает следующим образом. Adaptive control system operates as follows.

Задающее воздействие uз с выхода задатчика 1 поступает на вход эталонной модели 2, выход которой xм связан с первым входом измерителя 4 рассогласования. На второй вход измерителя 4 рассогласования поступает сигнал

Figure 00000046
с выхода объекта 21 управления. На выходе измерителя 4 формируется сигнал рассогласования
Figure 00000047
который поступает на первый вход блока 15, вход блока 7, блока 5 и первый вход блока 20.The preset action u s from the output of the master 1 goes to the input of the reference model 2, the output of which x m is connected to the first input of the mismatch meter 4. A signal is input to the second input of the mismatch meter 4
Figure 00000046
from the output of the control object 21. At the output of the meter 4, a mismatch signal is generated
Figure 00000047
which goes to the first input of block 15, the input of block 7, block 5 and the first input of block 20.

Усилитель 15 формирует сигнал управления

Figure 00000048
путем изменения коэффициента передачи канала управления по величине и знаку согласно следующему закону:
Figure 00000049

где
Figure 00000050
- сигнал рассогласования измерителя 5;
S - сигнал переключения,
αe и γe - переменные коэффициенты усилителя 15, формирующего сигнал управления.The amplifier 15 generates a control signal
Figure 00000048
by changing the transmission coefficient of the control channel in magnitude and sign in accordance with the following law:
Figure 00000049

Where
Figure 00000050
- mismatch signal meter 5;
S is the switching signal,
α e and γ e are variable coefficients of the amplifier 15, forming a control signal.

Знаки сигнала рассогласования

Figure 00000051
и сигнала переключения S определяются с помощью блоков 7 и 6. Сравнение знаков (т.е. определения знака логического произведения
Figure 00000052
сигнала рассогласования e и сигнала переключения S осуществляется в множителе 11, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 15.Mismatch Signs
Figure 00000051
and the switching signal S are determined using blocks 7 and 6. Comparison of signs (i.e., determining the sign of the logical product
Figure 00000052
the mismatch signal e and the switching signal S is carried out in the multiplier 11, the output signal of which controls the operation of the amplifier 15.

Задающее воздействие uз с выхода задатчика 1 поступает также на первый вход усилителя 16 и вход блока 8. Усилитель 16 формирует сигнал управления

Figure 00000053
по следующему закону:
Figure 00000054

где uз - задающее воздействие задатчика 1;
S - сигнал переключения;
αuз и γuз - переменные коэффициенты усилителя 16.The preset action u s from the output of the setter 1 also goes to the first input of the amplifier 16 and the input of the unit 8. The amplifier 16 generates a control signal
Figure 00000053
according to the following law:
Figure 00000054

where u s - the setting action of the setter 1;
S is the switching signal;
αu z and γu z are variable coefficients of the amplifier 16.

Знак uз определяется с помощью блока 8. Сравнение знаков задающего воздействия uз и сигнала переключения S осуществляется в множителе 12, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 16.The sign of u z is determined using block 8. Comparison of the signs of the driving action u z and the switching signal S is carried out in the multiplier 12, the output signal of which controls the operation of the amplifier 16.

Выходной сигнал

Figure 00000055
поступает также на первый вход усилителя 17 и вход блока 9. Усилитель 17 формирует сигнал управления
Figure 00000056
по следующему закону:
Figure 00000057

где S - сигнал переключения;,
αx и γx - переменные коэффициенты усилителя 17.Output signal
Figure 00000055
also arrives at the first input of the amplifier 17 and the input of block 9. The amplifier 17 generates a control signal
Figure 00000056
according to the following law:
Figure 00000057

where S is the switching signal;
α x and γ x are variable coefficients of the amplifier 17.

Знак uз определяется с помощью блока 9. Сравнение знаков задающего воздействия uз и сигнала переключения S осуществляется в множителе 13, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 17.The sign of u z is determined using block 9. Comparison of the signs of the driving action u z and the switching signal S is carried out in the factor 13, the output signal of which controls the operation of the amplifier 17.

И, наконец, сигнал управления U с выхода сумматора 19 поступает на второй вход блока фильтрации и, пройдя через формирующий фильтр 3, имеющий передаточную функцию для объекта второго порядка

Figure 00000058

поступает на первый вход усилителя 18 и вход блока 10. Усилитель 18 формирует сигнал управления
Figure 00000059
по следующему закону:
Figure 00000060

где f - выходной сигнал формирующего фильтра 3;
S - сигнал переключения,
αf и γf - переменные коэффициенты усилителя 18.And finally, the control signal U from the output of the adder 19 is fed to the second input of the filtering unit and, having passed through the forming filter 3, which has a transfer function for a second-order object
Figure 00000058

arrives at the first input of the amplifier 18 and the input of block 10. The amplifier 18 generates a control signal
Figure 00000059
according to the following law:
Figure 00000060

where f is the output signal of the forming filter 3;
S is the switching signal,
α f and γ f are variable coefficients of the amplifier 18.

Знак выходного сигнала формирующего фильтра 3 определяется с помощью блока 10. Сравнение знаков выходного сигнала переключения S осуществляется в множителе 14, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 18. The sign of the output signal of the forming filter 3 is determined using block 10. Comparison of the signs of the output signal of switching S is carried out in the multiplier 14, the output signal of which controls the operation of the amplifier 18.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР 1659980 A1, 30.06.91.
Literature
1. USSR author's certificate 1659980 A1, 06/30/91.

2. Макаров И.М.. Менский Б.М. Линейные автоматические системы.-М.: Машиностроение, 1977, с. 441-452. 2. Makarov I.M. Mensky B.M. Linear automatic systems.-M.: Mechanical Engineering, 1977, p. 441-452.

3. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители.-М.: Энергоиздат, 1982, с. 76-82. 3. Nesterenko B.K. Integrated Operational Amplifiers.-M.: Energoizdat, 1982, p. 76-82.

Claims (1)

Адаптивная система управления с переменной структурой, содержащая задатчик, выходом подключенный к входам эталонной модели, третьему блоку релейных элементов и сигнальному входу второго масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, измеритель рассогласования, первым входом подключенный к выходу эталонной модели, вторым входом связанный с выходом объекта управления, входом четвертого блока релейных элементов и сигнальным входом третьего масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, а выходом - с входами формирования коэффициентов усиления, второго блока релейных элементов и сигнальным входом первого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, первый блок релейных элементов, вход которого подключен к выходу блока формирования коэффициентов усиления, а выход - к первым входам первого - четвертого блоков умножителей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам второго - пятого блоков релейных элементов, выходы первого - четвертого блоков умножителей связаны соответственно с управляющими входами первого - четвертого масштабирующих усилителей с переменным коэффициентом, выходы которых подключены соответственно к первому - четвертому входам сумматора, выход сумматора связан
с входом формирующего фильтра, выход которого соединен с входом пятого блока релейных элементов и сигнальным входом четвертого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, отличающаяся тем, что дополнительно введен блок фильтрации, первым входом соединенный с выходом сумматора, вторым входом - с выходом измерителя рассогласования, а выходом - с входом объекта управления.
An adaptive control system with a variable structure, comprising a controller connected to the inputs of the reference model, the third block of relay elements and the signal input of the second scaling amplifier with a variable coefficient, a mismatch meter, the first input connected to the output of the reference model, the second input connected to the output of the control object, the input of the fourth block of relay elements and the signal input of the third scaling amplifier with a variable coefficient, and the output with the inputs of the formation the gain, the second block of relay elements and the signal input of the first scaling amplifier with a variable coefficient, the first block of relay elements, the input of which is connected to the output of the block for generating gain factors, and the output to the first inputs of the first and fourth blocks of multipliers, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second to fifth blocks of relay elements, the outputs of the first to fourth blocks of multipliers are connected respectively to the control inputs of the first to fourth scales uyuschih variable gain amplifiers whose outputs are respectively connected to first - fourth inputs of the adder, the adder output is connected
with the input of the forming filter, the output of which is connected to the input of the fifth block of relay elements and the signal input of the fourth scaling amplifier with a variable coefficient, characterized in that the filtering unit is additionally introduced, the first input connected to the output of the adder, the second input to the output of the mismatch meter, and the output - with the input of the control object.
RU98105981A 1998-03-30 1998-03-30 Adaptive control system with variable structure RU2132079C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98105981A RU2132079C1 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Adaptive control system with variable structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98105981A RU2132079C1 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Adaptive control system with variable structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2132079C1 true RU2132079C1 (en) 1999-06-20

Family

ID=20204157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98105981A RU2132079C1 (en) 1998-03-30 1998-03-30 Adaptive control system with variable structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2132079C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Макаров И.М., Менский Б.М., Линейные автоматические системы. - М.: Машиностроение, 1977, с.441-452. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Giacomelli et al. Relationship between delayed and spatially extended dynamical systems
RU2108612C1 (en) Adaptive control system with identifier and implicit reference model
Jakovljević et al. Control of double-loop permanent magnet synchronous motor drives by optimized fractional and distributed-order PID controllers
US10164609B2 (en) Fractional scaling digital signal processing
JPS58501342A (en) Method and apparatus for tuning a PID controller
EP0883244A1 (en) Filter circuit
CA2179619C (en) Tracking filter for periodic signals
KR970703552A (en) METHOD AND APPARATUS FOR PHASE COMPENSATION IN A VEHICLE CONTROL SYSTEM
RU2132079C1 (en) Adaptive control system with variable structure
DE10337782B4 (en) Method and circuit for effective conversion of PCM to PWM data
RU2130635C1 (en) Adaptive control device with alternating structure
Rapp Biochemical oscillators—a search procedure
Sugimoto et al. Oscillatory structured shock waves in a nonlinear elastic rod with weak viscoelasticity
US3190960A (en) Speech bandwidth compression systems
RU2031434C1 (en) System of adaptive control of non-stationary non-linear objects
RU4841U1 (en) OPTIMUM REGULATOR
Izadian Transfer Functions
RU2050590C1 (en) Stochastic filter
SU935978A1 (en) Sinusoidal oscillation generator
RU2105341C1 (en) Optimal regulator
RU2024049C1 (en) Variable signal delay method
Boland et al. On quantisation and other bounded nonlinearities in first-order discrete multivariable control
JPS6225503A (en) Signal emphasis device
SU1003302A1 (en) Ripple filter
CN113407900A (en) Fast solving method for Lorenz oscillator