RU2288496C1 - Adaptive system for controlling astatic object with delay - Google Patents

Adaptive system for controlling astatic object with delay Download PDF

Info

Publication number
RU2288496C1
RU2288496C1 RU2005115280/09A RU2005115280A RU2288496C1 RU 2288496 C1 RU2288496 C1 RU 2288496C1 RU 2005115280/09 A RU2005115280/09 A RU 2005115280/09A RU 2005115280 A RU2005115280 A RU 2005115280A RU 2288496 C1 RU2288496 C1 RU 2288496C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
integrator
adaptive controller
Prior art date
Application number
RU2005115280/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005115280A (en
Inventor
Евгений Леонидович Еремин (RU)
Евгений Леонидович Еремин
Денис Алексеевич Теличенко (RU)
Денис Алексеевич Теличенко
Original Assignee
Амурский государственный университет
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 Амурский государственный университет filed Critical Амурский государственный университет
Priority to RU2005115280/09A priority Critical patent/RU2288496C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288496C1 publication Critical patent/RU2288496C1/en
Publication of RU2005115280A publication Critical patent/RU2005115280A/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: automatics, possible use in systems for controlling astatic objects with delay, parameters of which are unknown constants or values slowly changing in time, and it is only possible to measure output signal of object, but not derivatives thereof.
SUBSTANCE: system contains adaptive adjuster, two comparison elements, integrator and adjustment object.
EFFECT: improved quality of control in case of slow and substantial change of object parameters.
3 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления астатическими объектами с запаздыванием, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины, а измерению доступен только выходной сигнал объекта, но не его производные.The invention relates to automation and can be used in control systems for astatic objects with delay, the parameters of which are unknown constant or slowly varying over time, and only the output signal of the object, but not its derivatives, is available for measurement.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система автоматического управления для астатических объектов с запаздыванием [Патент RU 2192030, МКИ 7 G 05 В 11/01, 2002], содержащая задатчик, первый сумматор, регулятор, объект регулирования, интегратор, второй сумматор, причем выход задатчика связан с суммирующим входом первого сумматора, выход которого подключен к входу регулятора, выход регулятора соединен с входом объекта регулирования и первым входом второго сумматора, выход объекта регулирования соединен со вторым входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с входом интегратора, выход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора и вторым входом второго сумматора.The closest technical solution to the proposed one is an automatic control system for astatic objects with delay [Patent RU 2192030, MKI 7 G 05 11/01, 2002], comprising a master, a first adder, a regulator, an object of regulation, an integrator, a second adder, and the output the setter is connected to the summing input of the first adder, the output of which is connected to the input of the controller, the output of the controller is connected to the input of the control object and the first input of the second adder, the output of the control object is connected to the second input of the first th adder, the second adder output is connected to the input of the integrator, whose output is connected to a respective input of the first adder and a second input of the second adder.

Недостатком этой системы является то, что при изменении параметров объекта управления может произойти не только значительное ухудшение качества ее функционирования, но и потеря в системе управления устойчивости.The disadvantage of this system is that when changing the parameters of the control object, not only a significant deterioration in the quality of its functioning, but also a loss in stability control system can occur.

Задачей изобретения является улучшение качества управления при медленном и существенном изменении параметров объекта.The objective of the invention is to improve the quality of control at a slow and significant change in the parameters of the object.

Сущность изобретения состоит в том, что в систему, содержащей задатчик, первый сумматор, объект регулирования, интегратор, второй сумматор, причем выход задатчика связан с суммирующим входом первого сумматора, выход объекта регулирования соединен со вторым вычитающим входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с входом интегратора, выход интегратора соединен с соответствующим вычитающим входом первого сумматора и вычитающим входом второго сумматора, вместо блока регулятора используется блок адаптивного регулятора, первый вход адаптивного регулятора соединен с выходом задатчика, на второй вход адаптивного регулятора поступает сигнал с выхода первого сумматора, выход адаптивного регулятора соединен с входом объекта регулирования и суммирующим входом второго сумматора.The essence of the invention lies in the fact that in a system containing a master, a first adder, an object of regulation, an integrator, a second adder, wherein the output of the master is connected to the summing input of the first adder, the output of the object of regulation is connected to the second subtracting input of the first adder, the output of the second adder is connected to integrator input, the integrator output is connected to the corresponding subtracting input of the first adder and subtracting input of the second adder, instead of the regulator block, the adaptive regulator block is used, per the output of the adaptive controller is connected to the output of the master, the signal from the output of the first adder is supplied to the second input of the adaptive controller, the output of the adaptive controller is connected to the input of the control object and the summing input of the second adder.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой адаптивной системы автоматического управления; на фиг.2 - схема блока адаптивного регулятора; на фиг.3 - схема блока линейной части адаптивного регулятора.Figure 1 presents a block diagram of the proposed adaptive automatic control system; figure 2 is a block diagram of an adaptive controller; figure 3 - block diagram of the linear part of the adaptive controller.

Система содержит задатчик сигнала 1, первый сумматор 2, адаптивный регулятор 3, объект регулирования 4, интегратор 5, второй сумматор 6.The system comprises a signal setter 1, a first adder 2, an adaptive controller 3, an object of regulation 4, an integrator 5, and a second adder 6.

Выход задатчика 1 связан с первым входом сумматора 2 и первым входом адаптивного регулятора 3, выход первого сумматора 2 подключен ко второму входу адаптивного регулятора 3, выход адаптивного регулятора соединен с входом объекта регулирования 4 и первым входом второго сумматора 6, выход объекта регулирования соединен со вторым входом первого сумматора 2, выход второго сумматора 6 соединен с входом интегратора 5, выход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора 2 и вторым входом второго сумматора 6.The output of the master 1 is connected with the first input of the adder 2 and the first input of the adaptive controller 3, the output of the first adder 2 is connected to the second input of the adaptive controller 3, the output of the adaptive controller is connected to the input of the control object 4 and the first input of the second adder 6, the output of the control object is connected to the second the input of the first adder 2, the output of the second adder 6 is connected to the input of the integrator 5, the output of which is connected to the corresponding input of the first adder 2 and the second input of the second adder 6.

Объект регулирования описывается передаточной функцией видаThe object of regulation is described by the transfer function of the form

Figure 00000002
Figure 00000002

где р=d/dt - оператор дифференцирования, τ=const>0 - неизвестное постоянное запаздывание, R(p) - полином с произвольным расположением корней, Q(p) - гурвицев полином.where p = d / dt is the differentiation operator, τ = const> 0 is the unknown constant delay, R (p) is a polynomial with an arbitrary arrangement of roots, Q (p) is a Hurwitz polynomial.

Адаптивный регулятор состоит из линейной и нелинейной частиThe adaptive controller consists of a linear and non-linear part

Figure 00000003
Figure 00000003

где g(t) - выход нелинейной части, WL(p) - передаточная функция линейной части адаптивного регулятора, которая в нашем случае имеет вид реального дифференцирующего звенаwhere g (t) is the output of the nonlinear part, W L (p) is the transfer function of the linear part of the adaptive controller, which in our case has the form of a real differentiating link

Figure 00000004
Figure 00000004

где К>0, Т>0 - соответственно коэффициент усиления и постоянная времени реального дифференцирующего звена.where K> 0, T> 0, respectively, the gain and time constant of the real differentiating link.

Выход нелинейной части g(t) формируется следующим образомThe output of the nonlinear part g (t) is formed as follows

Figure 00000005
Figure 00000005

где r - сигнал с выхода задатчика, c(t) - параметр, алгоритм настройки которого определяется следующим образомwhere r is the signal from the output of the setter, c (t) is the parameter, the tuning algorithm of which is determined as follows

Figure 00000006
Figure 00000006

где cИ(t), cП(t) - соответственно интегральная и пропорциональная составляющая настройки.where c И (t), c П (t) - respectively, the integral and proportional component of the setting.

С помощью критерия гиперустойчивости Попова можно показать, что полученная система автоматического управления будет устойчивой, если параметры сИ(t), cП(t) определить следующим образомUsing the Popov hypersensitivity criterion, it can be shown that the resulting automatic control system will be stable if the parameters with И (t), с П (t) are defined as follows

Figure 00000007
Figure 00000007

где h1, h2>0 - числа.where h 1 , h 2 > 0 are numbers.

Система функционирует следующим образом.The system operates as follows.

Выходной сигнал U1=r задатчика 1 входного сигнала поступает на суммирующий вход первого сумматора 2 и на первый вход адаптивного регулятора 3. На выходе первого сумматора 2 формируется сигнал U2=e, который поступает на второй вход адаптивного регулятора 3. Управляющее воздействие U3=u с выхода адаптивного регулятора 3 подается одновременно на вход объекта 4 регулирования, на который действует аддитивное возмущение f, удовлетворяющее условиямThe output signal U 1 = r of the input signal setter 1 is fed to the summing input of the first adder 2 and to the first input of the adaptive controller 3. At the output of the first adder 2, a signal U 2 = e is generated, which is fed to the second input of the adaptive controller 3. Control action U 3 = u from the output of the adaptive controller 3 is fed simultaneously to the input of the control object 4, which is affected by the additive disturbance f, satisfying the conditions

Figure 00000008
Figure 00000008

а также на суммирующий вход второго сумматора 6, на вычитающий вход которого поступает сигнал U5=Х1 с выхода интегратора 5. Во втором сумматоре 6 формируется сигнал

Figure 00000009
, μ=const>0, поступающий на вход интегратора 5, где интегрируется и поступает на второй вычитающий вход первого сумматора 2, на первый вычитающий вход которого подается сигнал U4=у с выхода объекта регулирования 4. Таким образом, первый сумматор 2 осуществляет алгебраическое суммирование трех сигналов с соответствующими коэффициентами U2=U1-U4-U5=r-у-β·X1, β=const>0.as well as the summing input of the second adder 6, the subtracting input of which receives a signal U 5 = X 1 from the output of the integrator 5. In the second adder 6, a signal is generated
Figure 00000009
, μ = const> 0, coming to the input of the integrator 5, where it integrates and goes to the second subtracting input of the first adder 2, the first subtracting input of which gives a signal U 4 = у from the output of the regulation object 4. Thus, the first adder 2 performs algebraic the summation of three signals with the corresponding coefficients U 2 = U 1 -U 4 -U 5 = r-у-β · X 1 , β = const> 0.

Функциональная схема адаптивного регулятора 3 приведена на фиг.2.Functional diagram of the adaptive controller 3 is shown in figure 2.

Выход первого сумматора 2 соединен с первым входом первого блока умножения 11, второй вход первого блока умножения 11 соединен с выходом задатчика 1, сигнал с выхода первого блока умножения 11 U11=е·r поступает на вход второго интегратора 10, первый вход третьего сумматора 9 соединен с выходом второго интегратора 10, второй вход третьего сумматора 9 соединен с выходом первого блока умножения 11. Таким образом, третий сумматор 9 осуществляет алгебраическое суммирование двух сигналов с соответствующими коэффициентами

Figure 00000010
Выход третьего блока суммирования 9 соединен с первым входом второго блока умножения 8, второй вход второго блока умножения 8 соединен с выходом задатчика 1, на выходе второго блока умножения 8 формируется сигнал U8=g, который поступает на вход блока линейной части адаптивного регулятора 7.The output of the first adder 2 is connected to the first input of the first multiplication unit 11, the second input of the first multiplication unit 11 is connected to the output of the setter 1, the signal from the output of the first multiplication unit 11 U 11 = е · r goes to the input of the second integrator 10, the first input of the third adder 9 connected to the output of the second integrator 10, the second input of the third adder 9 is connected to the output of the first multiplication unit 11. Thus, the third adder 9 performs algebraic summation of two signals with the corresponding coefficients
Figure 00000010
The output of the third summing unit 9 is connected to the first input of the second multiplication unit 8, the second input of the second multiplication unit 8 is connected to the output of the setter 1, the signal U 8 = g is generated at the output of the second multiplication unit 8, which is fed to the input of the block of the linear part of the adaptive controller 7.

Функциональная схема блока линейной части 7 адаптивного регулятора приведена на фиг.3.The functional block diagram of the linear part 7 of the adaptive controller is shown in Fig.3.

Сигнал с выхода второго блока умножения 8 поступает на суммирующий вход четвертого сумматора 12, на второй вычитающий вход четвертого сумматора 12 с соответствующим коэффициентом

Figure 00000011
поступает сигнал с выхода третьего блока интегрирования 13, на вход третьего блока интегрирования 13 поступает сигнал U13=U3=u с выхода первого блока задания коэффициентов 14, в первом блоке задания коэффициентов 14 происходит умножение сигнала, поступающего с выхода четвертого блока суммирования 12 на коэффициент
Figure 00000012
The signal from the output of the second block of multiplication 8 is fed to the summing input of the fourth adder 12, to the second subtracting input of the fourth adder 12 with the corresponding coefficient
Figure 00000011
a signal is received from the output of the third integration unit 13, a signal U 13 = U 3 = u from the output of the first unit for setting coefficients 14 is received at the input of the third integration unit 13, in the first unit for setting coefficients 14, the signal coming from the output of the fourth unit of summation 12 is multiplied coefficient
Figure 00000012

Заменяя в системе обычный регулятор адаптивным, получают новую функцию, которая заключается в том, что при существенном изменении параметров объекта управления качество работы системы остается достаточно хорошим.Replacing a conventional regulator with an adaptive one in the system, they get a new function, which consists in the fact that with a significant change in the parameters of the control object, the quality of the system remains quite good.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом, на основе стандартной элементарной базы.This device can be implemented industrially, based on a standard elementary base.

Claims (1)

Адаптивная система управления астатическим объектом с запаздыванием, содержащая задатчик, первый сумматор, объект регулирования, интегратор, второй сумматор, причем выход задатчика связан с суммирующим входом первого сумматора, выход объекта регулирования соединен со вторым вычитающим входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен с входом интегратора, выход интегратора соединен с соответствующим вычитающим входом первого сумматора и вычитающим входом второго сумматора, отличающаяся тем, что система управления содержит адаптивный регулятор, выход которого соединен с входом объекта регулирования и суммирующим входом второго сумматора, причем адаптивный регулятор состоит из нелинейной и линейной частей, линейная часть адаптивного регулятора имеет передаточную функцию реального дифференцирующего звена, а нелинейная часть содержит два блока умножения, третий сумматор и второй интегратор, причем выход первого сумматора соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с выходом задатчика, сигнал с выхода первого блока умножения поступает на вход второго интегратора, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго интегратора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого блока умножения, выход третьего сумматора соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход второго блока умножения соединен с выходом задатчика, сигнал с выхода второго блока умножения поступает на вход линейной части адаптивного регулятора.Adaptive control system for an astatic object with a delay, comprising a master, a first adder, a control object, an integrator, a second adder, the output of the master being connected to the summing input of the first adder, the output of the control object connected to the second subtracting input of the first adder, the output of the second adder connected to the input of the integrator , the output of the integrator is connected to the corresponding subtracting input of the first adder and subtracting input of the second adder, characterized in that the control system comprises an adaptive controller, the output of which is connected to the input of the control object and the summing input of the second adder, the adaptive controller consisting of nonlinear and linear parts, the linear part of the adaptive controller has a transfer function of the real differentiating link, and the nonlinear part contains two multiplication units, a third adder and a second integrator moreover, the output of the first adder is connected to the first input of the first multiplication unit, the second input of the first multiplication unit is connected to the output of the master, the signal from the output of of the second multiplication unit is input to the second integrator, the first input of the third adder is connected to the output of the second integrator, the second input of the third adder is connected to the output of the first multiplication unit, the output of the third adder is connected to the first input of the second multiplication unit, the second input of the second multiplication unit is connected to the output of the master , the signal from the output of the second multiplication block is fed to the input of the linear part of the adaptive controller.
RU2005115280/09A 2005-05-19 2005-05-19 Adaptive system for controlling astatic object with delay RU2288496C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115280/09A RU2288496C1 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adaptive system for controlling astatic object with delay

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115280/09A RU2288496C1 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adaptive system for controlling astatic object with delay

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2288496C1 true RU2288496C1 (en) 2006-11-27
RU2005115280A RU2005115280A (en) 2006-11-27

Family

ID=37664195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115280/09A RU2288496C1 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adaptive system for controlling astatic object with delay

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288496C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459226C1 (en) * 2011-06-10 2012-08-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Амурский Государственный Университет" Adaptive system for controlling astatic object with delay
RU2468406C1 (en) * 2011-06-10 2012-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Амурский Государственный Университет" Adaptive system for controlling astatic object with delay
RU2513847C1 (en) * 2013-04-11 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский государственный университет" Adaptive control system of astatic object with time delays

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459226C1 (en) * 2011-06-10 2012-08-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Амурский Государственный Университет" Adaptive system for controlling astatic object with delay
RU2468406C1 (en) * 2011-06-10 2012-11-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Амурский Государственный Университет" Adaptive system for controlling astatic object with delay
RU2513847C1 (en) * 2013-04-11 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский государственный университет" Adaptive control system of astatic object with time delays

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005115280A (en) 2006-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8635261B2 (en) Decimation filter
RU2288496C1 (en) Adaptive system for controlling astatic object with delay
JP2010170524A (en) Controller for controlling system, and method for controlling system having the controller
JP2886532B2 (en) Adaptive control device with high accuracy and low drive energy consumption
KR940007129B1 (en) 2d of controller
RU2211470C2 (en) Adaptive digital combined control system of unsteady technological objects
RU2468406C1 (en) Adaptive system for controlling astatic object with delay
US20080111514A1 (en) Servo Control Apparatus
RU2282883C1 (en) Self-adjusting control system for astatic objects with control delay
JP2839626B2 (en) 2-DOF adjustment device
RU2459226C1 (en) Adaptive system for controlling astatic object with delay
JPH0651805A (en) Adaptive control method for plant and device for realizing the same
KR101572241B1 (en) Control system with robust control capability
RU2230351C2 (en) Adaptive control system
SU1149213A1 (en) Adaptive control
JP3234109B2 (en) Process control equipment
RU2294004C1 (en) Adaptive tracking system for objects with lagging of status and control
JPH06222809A (en) Adaptive controller
RU2513847C1 (en) Adaptive control system of astatic object with time delays
RU2230350C2 (en) Self-tuning system for automatically controlling non-stationary object
US7692397B2 (en) Motor control device and corresponding control method
RU2437137C2 (en) Self-adjusting control system for astatic objects with control delay
KR100393326B1 (en) Method controlling accuracy speed for actuator system
RU2402798C1 (en) Robust system for objects with delayed control
RU2155362C1 (en) Adaptive control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070520