RU2468406C1 - Adaptive system for controlling astatic object with delay - Google Patents
Adaptive system for controlling astatic object with delay Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468406C1 RU2468406C1 RU2011123848/08A RU2011123848A RU2468406C1 RU 2468406 C1 RU2468406 C1 RU 2468406C1 RU 2011123848/08 A RU2011123848/08 A RU 2011123848/08A RU 2011123848 A RU2011123848 A RU 2011123848A RU 2468406 C1 RU2468406 C1 RU 2468406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- adder
- output
- integrator
- signal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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 адаптивная система управления астатическим объектом с запаздыванием [Патент RU 2288496, МПК C1 G05B 13/02, 2006.01], содержащая задатчик, первый сумматор, объект регулирования, интегратор, второй сумматор, адаптивный регулятор, причем выход задатчика связан 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, 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 closest technical solution to the proposed one is an adaptive control system for an astatic object with delay [Patent RU 2288496, IPC C1 G05B 13/02, 2006.01], comprising a master, a first adder, an object of regulation, an integrator, a second adder, an adaptive controller, and the output of the master is connected the summing input of the first adder, the output of the control object is connected to the second subtracting input of the first adder, the output of the second adder is connected to the input of the integrator, the output of the integrator is connected to the corresponding subtracting m input of the first adder and subtracting input of the second adder, the first input of the adaptive controller is connected to the output of the master, the second input of the adaptive controller receives a signal from the output of the first adder, the output of the adaptive controller is connected to the input of the control object and the summing input of the second adder.
Недостатком этой системы является плохое качество работы или потеря устойчивости в случае действия на астатический объект с запаздыванием незатухающего во времени и ограниченного по модулю аддитивного возмущения.The disadvantage of this system is the poor quality of work or loss of stability in the event of an action on an astatic object with a delay that is undamped in time and is limited in magnitude by an additive perturbation.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы, т.е. в обеспечении устойчивости и хорошего качества работы при действии на астатический объект с запаздыванием по управлению аддитивного, незатухающего, ограниченного по модулю возмущения.The objective of the invention is to expand the functionality of the system, i.e. in ensuring stability and good quality of work when acting on an astatic object with a delay for the control of additive, undamped, bounded by the modulus of the perturbation.
Сущность изобретения состоит в том, что в систему, содержащую задатчик, первый сумматор, первый интегратор, второй сумматор, объект регулирования, адаптивный регулятор, состоящий из первого умножителя, второго интегратора, третьего сумматора, второго умножителя, линейной части, образованной четвертым сумматором, первым блоком задания коэффициентов, третьим интегратором, при этом выход задатчика соединен с первым входом первого сумматора и с первым входом адаптивного регулятора, с которого сигнал одновременно подается на второй вход первого умножителя и на второй вход второго умножителя; на второй вход первого сумматора подается выход объекта регулирования, выход первого сумматора подается на второй вход адаптивного регулятора, с которого сигнал подается на первый вход первого умножителя; выход адаптивного регулятора подается одновременно на вход объекта регулирования и на первый вход второго сумматора, выход второго сумматора соединен с входом первого интегратора, сигнал с выхода первого интегратора поступает на второй вход второго сумматора и на третий вход первого сумматора; сигнал с выхода второго интегратора подается на первый вход третьего сумматора, сигнал с выхода третьего сумматора подается на первый вход второго умножителя, выход второго умножителя соединен с блоком линейной части адаптивного регулятора, где сигнал подается на первый вход четвертого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с блоком задания коэффициентов, выход блока задания коэффициентов соединен с третьим интегратором и подается на выход адаптивного регулятора, выход третьего интегратора соединен со вторым входом четвертого сумматора, дополнительно вводится нелинейный элемент типа зона нечувствительности, при этом выход первого умножителя подается на нелинейный элемент, сигнал с выхода нелинейного элемента одновременно подается на вход второго интегратора и на второй вход третьего сумматора.The essence of the invention lies in the fact that in a system containing a master, a first adder, a first integrator, a second adder, an object of regulation, an adaptive controller consisting of a first multiplier, a second integrator, a third adder, a second multiplier, a linear part formed by a fourth adder, the first the coefficient setting unit, the third integrator, while the setter output is connected to the first input of the first adder and to the first input of the adaptive controller, from which the signal is simultaneously fed to the second input the second multiplier and the second input of the second multiplier; the output of the control object is fed to the second input of the first adder, the output of the first adder is fed to the second input of the adaptive controller, from which the signal is fed to the first input of the first multiplier; the output of the adaptive controller is fed simultaneously to the input of the control object and to the first input of the second adder, the output of the second adder is connected to the input of the first integrator, the signal from the output of the first integrator goes to the second input of the second adder and to the third input of the first adder; the signal from the output of the second integrator is fed to the first input of the third adder, the signal from the output of the third adder is fed to the first input of the second multiplier, the output of the second multiplier is connected to the block of the linear part of the adaptive controller, where the signal is fed to the first input of the fourth adder, the output of the fourth adder is connected to the block coefficient setting, the output of the coefficient setting block is connected to the third integrator and is fed to the output of the adaptive controller, the output of the third integrator is connected to the second input of the fourth of the adder is additionally introduced nonlinear element type deadband, the output of the first multiplier is fed to the nonlinear element, a signal output from the nonlinear element is simultaneously supplied to the input of the second integrator and a second input of the third adder.
Вводя в систему нелинейный элемент типа зона нечувствительности получают в системе новую функцию, которая заключается в том, что обеспечивается устойчивость и хорошее качество работы при действии на объект аддитивного, незатухающего и ограниченного по модулю возмущения.By introducing into the system a nonlinear element such as a dead zone, a new function is obtained in the system, which consists in ensuring stability and good quality of work when an object is subjected to additive, undamped, and modulus-limited perturbations.
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 1, первый сумматор 2, адаптивный регулятор 3, объект регулирования 4, первый интегратор 5, второй сумматор 6, линейную часть адаптивного регулятора 7, второй умножитель 8, третий сумматор 9, второй интегратор 10, нелинейный элемент 11, первый умножитель 12, четвертый сумматор 13, первый блок задания коэффициентов 14, третий интегратор 15.The system comprises a
Объект регулирования описывается передаточной функцией видаThe object of regulation is described by the transfer function of the form
где p=d/dt - оператор дифференцирования; τ=const>0 - неизвестное постоянное запаздывание; R(p) и Q(p) - полиномы, описывающие соответственно числитель и знаменатель передаточной функции, Q(p) - Гурвицев полином.where p = d / dt is the differentiation operator; τ = const> 0 is the unknown constant delay; R (p) and Q (p) are polynomials describing the numerator and denominator of the transfer function, respectively, Q (p) are the Hurwitz polynomial.
Адаптивный регулятор состоит из линейной и нелинейной частиThe adaptive controller consists of a linear and non-linear part
где g(t) - выход нелинейной части; WL(p) - передаточная функция линейной части адаптивного регулятора, которая в нашем случае имеет видwhere 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
где К>0, Т>0 - соответственно коэффициент усиления и постоянная времени звена.where K> 0, T> 0, respectively, the gain and time constant of the link.
Выход нелинейной части g(f) формируется следующим образомThe output of the nonlinear part g (f) is formed as follows
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
где cИ(t), сП(t) - соответственно интегральная и пропорциональная составляющая настройки.where c И (t), с 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 cИ(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 c И (t), c П (t) are determined as follows
где h1h2>0 - постоянные числа, определяющие настройки процесса адаптации; θ(t) - выход нелинейного элемента типа зона нечувствительности, равныйwhere h 1 h 2 > 0 are constant numbers that determine the settings of the adaptation process; θ (t) is the output of a nonlinear element of the type deadband equal to
где e(t) - выход сумматора 2; Δ - величина зоны нечувствительности нелинейного элемента.where e (t) is the output of
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 может действовать аддитивное, ограниченное по модулю, но незатухающее возмущение f(t), удовлетворяющее условиямThe output signal U 1 = r of the
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 , µ=const>0, поступающий на вход интегратора 5. На второй вычитающий вход первого сумматора 2 подается сигнал U4=y с выхода объекта регулирования 4, на третий вычитающий - с выхода первого интегратора 5. Таким образом, первый сумматор 2 осуществляет алгебраическое суммирование четырех сигналов U2=U1-U4-U5=e с соответствующими коэффициентами U2=r-y-β-X1, β=const>0.as well as the summing input of the
Функциональная схема адаптивного регулятора 3 приведена на фиг.2.Functional diagram of the
Выход первого сумматора 2 соединен с первым входом первого умножителя 12, второй вход первого умножителя 12 соединен с выходом задатчика 1, сигнал U12=е·r с выхода первого умножителя 12 поступает на вход нелинейного элемента 11 типа зона нечувствительности, сигнал U11=θ(t) с выхода нелинейного элемента поступает одновременно на вход второго интегратора 10 и на второй вход третьего сумматора 9, первый вход третьего сумматора 9 соединен с выходом второго интегратора 10. Таким образом, третий сумматор 9 осуществляет алгебраическое сложение двух сигналов с соответствующими коэффициентами U9=U10+U11=c(t)=h1·∫θ(t)dt+h2·θ(t). Выход третьего сумматора 9 соединен с первым входом второго умножителя 8, второй вход второго умножителя 8 соединен с выходом задатчика 1. На выходе второго умножителя 8 формируется сигнал U8=g, который поступает на вход блока линейной части адаптивного регулятора 7.The output of the
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 умножителя 8 поступает на первый суммирующий вход четвертого сумматора 13, на второй вычитающий вход четвертого сумматора 13 с соответствующим коэффициентом 1/К поступает сигнал с выхода третьего интегратора 15, на вход третьего интегратора 15 поступает сигнал с выхода первого блока задания коэффициентов 14, в первом блоке задания коэффициентов 14 происходит умножение сигнала, поступающего с выхода четвертого сумматора 13 на коэффициент K/T. Выход первого блока задания коэффициентов 14 является выходом блока линейной части регулятора 7 и выходом адаптивного регулятора 3, т.е. формирует сигнал U3.The signal from the output of the second multiplier 8 is fed to the first summing input of the
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, т.е. в обеспечении устойчивости и хорошего качества работы при действии на астатический объект с запаздыванием по управлению аддитивного, незатухающего, ограниченного по модулю возмущения.The technical result consists in expanding the functionality of the system, i.e. in ensuring stability and good quality of work when acting on an astatic object with a delay for the control of additive, undamped, bounded by the modulus of the perturbation.
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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123848/08A RU2468406C1 (en) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Adaptive system for controlling astatic object with delay |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123848/08A RU2468406C1 (en) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Adaptive system for controlling astatic object with delay |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468406C1 true RU2468406C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123848/08A RU2468406C1 (en) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | Adaptive system for controlling astatic object with delay |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468406C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2541848C1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-02-20 | Евгений Александрович Сухарев | Adaptive control system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2215318C1 (en) * | 2002-08-19 | 2003-10-27 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН | Variable-structure adaptive system for controlling motion speed of submerged robot |
US20050182499A1 (en) * | 2000-05-27 | 2005-08-18 | Georgia Tech Research Corporation | Adaptive control system having direct output feedback and related apparatuses and methods |
RU2282883C1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-08-27 | Амурский государственный университет | Self-adjusting control system for astatic objects with control delay |
RU2288496C1 (en) * | 2005-05-19 | 2006-11-27 | Амурский государственный университет | Adaptive system for controlling astatic object with delay |
-
2011
- 2011-06-10 RU RU2011123848/08A patent/RU2468406C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050182499A1 (en) * | 2000-05-27 | 2005-08-18 | Georgia Tech Research Corporation | Adaptive control system having direct output feedback and related apparatuses and methods |
RU2215318C1 (en) * | 2002-08-19 | 2003-10-27 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН | Variable-structure adaptive system for controlling motion speed of submerged robot |
RU2288496C1 (en) * | 2005-05-19 | 2006-11-27 | Амурский государственный университет | Adaptive system for controlling astatic object with delay |
RU2282883C1 (en) * | 2005-05-26 | 2006-08-27 | Амурский государственный университет | Self-adjusting control system for astatic objects with control delay |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2541848C1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-02-20 | Евгений Александрович Сухарев | Adaptive control system |
WO2015084212A1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | Евгений Александрович СУХАРЕВ | Adaptive control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010170524A (en) | Controller for controlling system, and method for controlling system having the controller | |
JP2009245419A (en) | System controller and system control method | |
RU2468406C1 (en) | Adaptive system for controlling astatic object with delay | |
JP5585381B2 (en) | Auto tuning device and auto tuning method | |
Laskawski et al. | Sampling rate impact on the tuning of PID controller parameters | |
Pisano et al. | Continuous finite-time stabilization for some classes of fractional order dynamics | |
RU2459226C1 (en) | Adaptive system for controlling astatic object with delay | |
JP5581528B1 (en) | Control parameter determination apparatus, method, and program, and controller and optimization control system | |
RU2288496C1 (en) | Adaptive system for controlling astatic object with delay | |
RU2282883C1 (en) | Self-adjusting control system for astatic objects with control delay | |
US7668606B2 (en) | Control device for controlling a control object at a ratio of on-time to off-time for a time-proportional output | |
RU2513847C1 (en) | Adaptive control system of astatic object with time delays | |
Alkhafaji et al. | A novel PID robotic for speed controller using optimization based tune technique | |
RU2405182C1 (en) | Adaptive control system with state variable observer for lagging object | |
RU2379735C2 (en) | Robust control system | |
JP6708925B2 (en) | Control system | |
RU139014U1 (en) | AUTOMATIC TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR HEATED DRUM BOILER | |
RU2402798C1 (en) | Robust system for objects with delayed control | |
RU2294004C1 (en) | Adaptive tracking system for objects with lagging of status and control | |
RU2281541C1 (en) | Self-tuned control system for objects with delayed control | |
RU2397531C1 (en) | Adaptive control system with standard warning for objects with several time lags | |
RU2437137C2 (en) | Self-adjusting control system for astatic objects with control delay | |
JP2643506B2 (en) | Predictive controllers for industrial processes | |
RU2294005C1 (en) | Adaptive tracking system for objects with control lagging | |
RU2488155C1 (en) | Adaptive control system for priori undefined objects with self-adjustment of dynamic corrector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130611 |