RU2166788C1 - Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами - Google Patents
Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166788C1 RU2166788C1 RU2000105853A RU2000105853A RU2166788C1 RU 2166788 C1 RU2166788 C1 RU 2166788C1 RU 2000105853 A RU2000105853 A RU 2000105853A RU 2000105853 A RU2000105853 A RU 2000105853A RU 2166788 C1 RU2166788 C1 RU 2166788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- digital controller
- current identification
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системам автоматического цифрового управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Технический результат изобретения - повышение качества цифрового управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками. Поставленная задача достигается тем, что в адаптивной цифровой системе управления нестационарными технологическими объектами, содержащей последовательно соединенные элемент сравнения, вырабатывающий сигнал рассогласования, равный разности задающего сигнала и текущего значения регулируемой величины, цифровой регулятор, объект управления, блок текущей идентификации, входы которого соединены с входом, выходом объекта и измеряемыми возмущениями, поступающими на объект, новым является то, что в нее дополнительно введены блок оценки настроек цифрового регулятора, блок оптимизации такта квантования, блок коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, при этом блок оценки настроек цифрового регулятора своим входом соединен с первым выходом блока текущей идентификации, а выходом - с первым входом блока оптимизации такта квантования, второй вход которого соединен со вторым выходом блока текущей идентификации, а выход - с входом блока коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, первый выход блока коррекции соединен со вторым входом цифрового регулятора, второй - с входом блока текущей идентификации, а третий - с третьим входом блока оптимизации такта квантования. Предложенная адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами позволяет повысить динамическую точность и уменьшить время установления регулируемой переменной за счет варьирования временного квантования измеряемых входных и управляемых параметров и его оптимизации по выбранному критерию управления в процессе функционирования системы. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к системам автоматического цифрового управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является адаптивная система управления объектами с запаздыванием, содержащая задатчик, элемент сравнения, регулятор, объект управления, блок идентификации параметров математической модели объекта управления, блоки вычисления весовых функций объекта, блок настройки коэффициентов регулятора (см. а.с. СССР N 1297009, М.Кл.3 G 05 B 13/02 от 31.07.85).
В адаптивной системе рассчитываются параметры регулятора в соответствии с новыми параметрами модели объекта с нестационарными динамическими характеристиками, уточняемыми в результате текущей идентификации по измерениям входа, выхода объекта и возмущающему воздействию.
Недостатком этой системы является неудовлетворительное качество управления в условиях значительного изменения динамических характеристик объекта управления с течением длительного времени его работы, а также при скачкообразном их изменении по каналам управления и возмущения вследствие того, что временное квантование измеряемых входных и управляемых параметров остается неизменным, что в значительной мере снижает динамическую точность и увеличивает время установления регулируемой переменной.
Техническая задача предлагаемого изобретения - повышение качества цифрового управления объектами с нестационарными динамическими характеристиками.
Поставленная задача достигается тем, что в адаптивной цифровой системе управления нестационарными технологическими объектами, содержащей последовательно соединенные элемент сравнения, вырабатывающий сигнал рассогласования, равный разности задающего сигнала и текущего значения регулируемой величины, цифровой регулятор, объект управления, блок текущей идентификации, входы которого соединены с входом, выходом объекта и измеряемыми возмущениями, поступающими на объект, новым является то, что в нее дополнительно введены блок оценки настроек цифрового регулятора, блок оптимизации такта квантования, блок коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, при этом блок оценки настроек цифрового регулятора своим входом соединен с первым выходом блока текущей идентификации, а выходом - с первым входом блока оптимизации такта квантования, второй вход которого соединен со вторым выходом блока текущей идентификации, а выход - с входом блока коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, первый выход блока коррекции соединен со вторым входом цифрового регулятора, второй - с входом блока текущей идентификации, а третий - с третьим входом блока оптимизации такта квантования.
Технический результат изобретения выражается в том, что повышается динамическая точность и уменьшается время установления регулируемой переменной за счет варьирования временного квантования измеряемых входных и управляемых параметров и его оптимизации по выбранному критерию управления в процессе функционирования системы.
Совокупность новых признаков в сочетании с известными сообщают предлагаемому изобретению новые свойства, обеспечивающие повышение качества управления технологическим объектом в условиях нестационарного поведения, за счет введения оптимизации такта квантования и коррекции настроек цифрового регулятора в соответствии с оптимальным тактом.
На чертеже показана функциональная структурная схема для реализации предлагаемой системы. Схема содержит элемент 1 сравнения, цифровой регулятор 2, объект 3 управления, блок 4 текущей идентификации, блок 5 оценки настроек цифрового регулятора, блок 6 оптимизации такта квантования, блок 7 коррекции.
Адаптивная цифровая система управления работает следующим образом.
Элемент 1 сравнения вырабатывает сигнал рассогласования e на цифровой регулятор 2:
ei=y3 i-yi, (1)
где y3 i, yi - задающий сигнал и текущее значение регулируемой величины; i - текущий индекс такта квантования.
ei=y3 i-yi, (1)
где y3 i, yi - задающий сигнал и текущее значение регулируемой величины; i - текущий индекс такта квантования.
Квантование осуществляется по времени с длительностью такта Т0.
Цифровой регулятор 2 по сигналу рассогласования e вырабатывает управляющее воздействие u на вход объекта 3 в соответствии с алгоритмом цифрового управления:
где m - порядок цифрового регулятора; ql - настройки цифрового регулятора ().
где m - порядок цифрового регулятора; ql - настройки цифрового регулятора ().
Блок 4 текущей идентификации по текущим измерениям входа u, выхода у объекта и возмущений f, поступающих на объект, корректирует параметры модели объекта по каналам управления и возмущения. При этом модель объекта представлена в конечно-разностной форме:
где as, bh - параметры модели объекта по каналу управления; cν,r - - параметры модели объекта по каналам возмущения; n,w,p - порядки полиномов конечно-разностного уравнения; fν - возмущения на объект; k - число измеряемых возмущений; d1,d2,ν - числа тактов запаздывания по каналу регулирования и каналам возмущения:
где τ1, τ2,ν - время чистого запаздывания по каналам регулирования и возмущения.
где as, bh - параметры модели объекта по каналу управления; cν,r - - параметры модели объекта по каналам возмущения; n,w,p - порядки полиномов конечно-разностного уравнения; fν - возмущения на объект; k - число измеряемых возмущений; d1,d2,ν - числа тактов запаздывания по каналу регулирования и каналам возмущения:
где τ1, τ2,ν - время чистого запаздывания по каналам регулирования и возмущения.
В блоке 4 текущей идентификации коррекция параметров as,bh,cν,r осуществляется рекуррентным методом наименьших квадратов.
С выхода блока 4 текущей идентификации скорректированные параметры модели (3) объекта поступают на вход блока 5 оценки настроек ql цифрового регулятора 2, где осуществляется предварительный расчет настроек при исходном Т0 (например, методом покоординатного спуска), которые должны соответствовать оптимуму комплексного критерия:
где N - число тактов Т0 квантования, определяемое временем установления переходного процесса; Δu - отклонение регулирующей переменной от установившегося значения (Δui = ui - uN), r - весовой коэффициент, учитывающий затраты на управление.
где N - число тактов Т0 квантования, определяемое временем установления переходного процесса; Δu - отклонение регулирующей переменной от установившегося значения (Δui = ui - uN), r - весовой коэффициент, учитывающий затраты на управление.
В блоке 6 оптимизации такта Т0 квантования осуществляется пробный шаг ±ΔТ0 в двух направлениях и по информации от блоков 4, 5 производится расчет оценок параметров as,bh,cν,r,d1,d2,ν модели объекта (3) и настроек ql алгоритма цифрового управления (2) при T0 + ΔT0 и Т0 - ΔT0. При этом вычисляются соответствующие значения критерия (5) S(+), S(-) и выполняется шаг по Т0 в направлении убывания критерия S:
где Тj 0, Тj-1 0 - такт квантования на текущей и предыдущей итерациях приближения; Sj(0), Sj(-), Sj(+) - значения критерия (5) в исходной точке и в приращениях.
где Тj 0, Тj-1 0 - такт квантования на текущей и предыдущей итерациях приближения; Sj(0), Sj(-), Sj(+) - значения критерия (5) в исходной точке и в приращениях.
Величина шага Δ Т0 рассчитывается по алгоритму
где K1, K2 - коэффициенты шага (0 < К1 <1,1 <K2 < 2).
где K1, K2 - коэффициенты шага (0 < К1 <1,1 <K2 < 2).
На первой итерации приближения к оптимуму (j=1) ΔT = 0,01•T .
С выхода блока 6 оптимизации текущие значения оценок параметров модели объекта, настроек алгоритма цифрового управления и рассчитанного такта Тj 0 квантования поступают на вход блока 7 коррекции, где осуществляется корректировка параметров as,bh,cν,r,d1,d2,ν,q1 при новом значении Т0. В блоке 7 коррекции производится проверка выполнения условия окончания поиска оптимального такта квантования:
ΔT <ε, (8)
где ε - заданная точность оптимума.
ΔT
где ε - заданная точность оптимума.
При невыполнении условия (8) скорректированные параметры as,bh,cν,r,d1,d2,ν,q1 с выхода блока 7 коррекции поступают на вход блока 6 оптимизации такта Т0 квантования. При выполнении условия (8) с выхода блока 7 коррекции оптимальное значение такта Т0 квантования и скорректированные настройки ql поступают на второй вход цифрового регулятора 2, в соответствии с которыми реализуется алгоритм (2) цифрового управления. Одновременно с выхода блока 7 значение Т0 и скорректированные параметры as,bh,cν,r,d1,d2,ν поступают на вход блока 4 текущей идентификации модели (3) объекта управления.
Использование изобретения позволяет повысить динамическую точность и уменьшить время установления регулируемой переменной за счет варьирования временного квантования измеряемых входных и управляемых параметров и его оптимизации по выбранному критерию управления в процессе функционирования системы.
Claims (1)
- Адапативная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, вырабатывающий сигнал рассогласования, равный разности задающего сигнала и текущего значения регулируемой величины, цифровой регулятор, объект управления, блок текущей идентификации, входы которого соединены с входом, выходом объекта и измеряемыми возмущениями, поступающими на объект, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок оценки настроек цифрового регулятора, блок оптимизации такта квантования, блок коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, при этом блок оценки настроек цифрового регулятора своим входом соединен с первым выходом блока текущей идентификации, а выходом - с первым входом блока оптимизации такта квантования, второй вход которого соединен со вторым выходом блока текущей идентификации, а выход - с входом блока коррекции параметров модели объекта и настроек цифрового регулятора, первый выход блока коррекции соединен со вторым входом цифрового регулятора, второй - с входом блока текущей идентификации, а третий - с третьим входом блока оптимизации такта квантования.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105853A RU2166788C1 (ru) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105853A RU2166788C1 (ru) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2166788C1 true RU2166788C1 (ru) | 2001-05-10 |
Family
ID=20231642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000105853A RU2166788C1 (ru) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2166788C1 (ru) |
-
2000
- 2000-03-10 RU RU2000105853A patent/RU2166788C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101936569B1 (ko) | 센서 시스템 | |
US7317953B2 (en) | Adaptive multivariable process controller using model switching and attribute interpolation | |
KR102225370B1 (ko) | 학습을 통한 파라미터 개선 기반의 예측 시스템 및 방법 | |
KR20090127681A (ko) | 가상 계측 장치 및 계측 방법 | |
JP2009181392A (ja) | モデル予測制御方法およびモデル予測制御装置 | |
CN109508510B (zh) | 一种基于改进的卡尔曼滤波的铷原子钟参数估计算法 | |
CN110687555A (zh) | 一种导航卫星原子钟弱频率跳变在轨自主快速检测方法 | |
KR20090030252A (ko) | 시간 가중 이동 평균 필터 | |
CN107292410A (zh) | 隧道形变预测方法和装置 | |
CN110769453A (zh) | 非稳定网络环境下的多模态监测数据动态压缩控制方法 | |
RU2211470C2 (ru) | Адаптивная цифровая комбинированная система управления нестационарными технологическими объектами | |
CN109960831A (zh) | 用于扭摆系统的微推力平滑降噪优化还原方法 | |
JPH0995917A (ja) | 河川水位予測装置 | |
RU2166788C1 (ru) | Адаптивная цифровая система управления нестационарными технологическими объектами | |
JPH0695707A (ja) | モデル予測制御装置 | |
CN108958027A (zh) | 一种区间系统的动态矩阵控制方法 | |
CN105278333B (zh) | 超超临界机组协调控制系统的数据建模方法和系统 | |
US11086277B2 (en) | System and method for determining the parameters of a controller | |
EP3462338A1 (en) | Data processing device, data analyzing device, data processing system and method for processing data | |
RU2243584C2 (ru) | Способ оптимальной автоматической настройки системы управления | |
CN110309472B (zh) | 基于离线数据的策略评估方法及装置 | |
EP4182647A1 (en) | Method and system for eccentric load error correction | |
JPH06110504A (ja) | プロセスの特性推定方法およびその装置ならびにその推定方法を用いたプロセスの監視方法およびプロセスの制御方法 | |
JP7069702B2 (ja) | 制御システム、制御方法、制御プログラム | |
CN111340647A (zh) | 一种配电网数据平差方法及系统 |