RU2620726C1 - Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами - Google Patents

Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами Download PDF

Info

Publication number
RU2620726C1
RU2620726C1 RU2015151545A RU2015151545A RU2620726C1 RU 2620726 C1 RU2620726 C1 RU 2620726C1 RU 2015151545 A RU2015151545 A RU 2015151545A RU 2015151545 A RU2015151545 A RU 2015151545A RU 2620726 C1 RU2620726 C1 RU 2620726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
multipliers
summing
block
Prior art date
Application number
RU2015151545A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Леонидович Еремин
Наталья Петровна Семичевская
Евгений Анатольевич Шеленок
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский государственный университет"
Priority to RU2015151545A priority Critical patent/RU2620726C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620726C1 publication Critical patent/RU2620726C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
    • G05B13/025—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance using a perturbation signal

Abstract

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при построении адаптивных систем управления неустойчивыми линейными динамическими объектами периодического действия с относительным порядком передаточной функции, превышающим единицу. Технический результат - обеспечение устойчивости системы управления и точной компенсации нестационарных изменений внутренних коэффициентов объекта регулирования за счет получения и использования оценок его переменных состояния. Адаптивная система управления содержит объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, введены: фильтр-корректор (ФК), n первых умножителей, n вторых умножителей, n третьих умножителей, n четвертых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки, n интеграторов (n - размерность вектора состояния объекта регулирования) и третий блок суммирования. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при построении адаптивных систем управления неустойчивыми линейными динамическими объектами периодического действия с относительным порядком передаточной функции, превышающим единицу.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами (Патент РФ №2427870, официальный бюл. «Изобретения и полезные модели». - 2011, №24, прототип), содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательный фильтр-компенсатор (ПФК), первый умножитель, второй блок суммирования, блок задержки, второй умножитель, при этом выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов подключены к входам первого блока суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входами первого умножителя и вторым входом второго умножителя, выход первого умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, выход второго блока суммирования соединен с первым входом второго умножителя, а также входом блока задержки, выход которого подключен ко второму входу второго блока суммирования, выход второго умножителя соединен с входом объекта регулирования.
Однако недостатком данной системы является потеря работоспособности при управлении неустойчивыми динамическими объектами, а также невозможность точной компенсации нестационарных изменений внутренних коэффициентов объектами управления с целью обеспечения высокого качества работы системы.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение функциональных возможностей системы, т.е. обеспечение устойчивости системы управления и точной компенсации нестационарных изменений внутренних коэффициентов объекта регулирования за счет получения и использования оценок его переменных состояния.
Сущность изобретения состоит в том, что в адаптивную систему управления с фильтр-корректором (ФК) для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами, содержащую объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, введены: фильтр-корректор (ФК), n первых умножителей, n вторых умножителей, n третьих умножителей, n четвертых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки, n интеграторов (n - размерность вектора состояния объекта регулирования) и третий блок суммирования, при этом выходы объекта регулирования подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к входу четвертого блока суммирования ФК, выход которого соединен с входом n-1 интегратора ФК и является последним n-м выходом ФК, выход j интегратора ФК (j=n-1, n-2, …, 2) связан с входом последующего j-1 интегратора ФК с соответствующим коэффициентом, с k-м (k=2, 3, …, n-1) входом четвертого блока суммирования ФК, а также является j-м выходом ФК, выход первого интегратора ФК с соответствующим коэффициентом связан с последним n-м входом четвертого блока суммирования ФК, а также является первым выходом ФК; каждый из n выходов ФК соединен с первым и вторым входами соответствующего i-го (i=1, 2, …, n) первого и третьего умножителей, а также вторым входом каждого i-го второго и четвертого умножителей, выход каждого i-го первого умножителя подключен к первому входу i-го второго блока суммирования, выход которого одновременно соединен с первым входом i-го второго умножителя и входом i-го блока задержки, выход i-го блока задержки подключен к второму входу i-го второго блока суммирования, выход каждого i-го второго умножителя соединен с соответствующим входом третьего блока суммирования; выход каждого i-го третьего умножителя подключен к входу соответствующего i-го интегратора, выход каждого i-го интегратора соединен с первым входом соответствующего i-го четвертого умножителя, выходы каждого i-го четвертого умножителя подключены к соответствующим входам третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта регулирования.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема системы управления; на фиг. 2 изображена блок-схема ФК. Система содержит: объект регулирования 1; блок задания коэффициентов 2; первый блок суммирования 3; ФК 4; первые умножители 51, …, 5n; вторые блоки суммирования 61, …, 6n; блоки задержки 71, …, 7n; вторые умножители 81, …, 8n; третьи умножители 91, …, 9n; интеграторы 101, …, 10n; четвертые умножители 111, …, 11n; третий блок суммирования 12; четвертый блок суммирования ФК 13; интеграторы ФК 141, …, 14n-1; y1, …, ym - выходные сигналы объекта регулирования; x1ФК, …, хnФК - выходные сигналы фильтр-корректора; u - входной сигнал объекта регулирования.
Объект регулирования описывается уравнением:
Figure 00000001
где x(t) - n-мерный вектор состояния;
A(t+Т), b(t+Т) - соответственно нестационарные матрица и вектор, элементы которых являются T-периодическими функциями времени; собственные числа матрицы A могут иметь положительную вещественную часть;
y(t) - вектор выходных координат объекта;
* - символ транспонирования;
L - вектор, формирующий выход объекта;
u(t) - управляющее воздействие, удовлетворяющее соотношению:
Figure 00000002
где χпер(t), χинт(t) - векторы настраиваемых параметров контура адаптации; хФК(t) - вектор оценок переменных состояния объекта регулирования (1), полученных с помощью ФК
Figure 00000003
где АФК - матрица в форме Фробениуса; bФК, LФК - стационарные векторы.
С помощью критерия гиперустойчивости В.М. Попова можно показать, что реализация алгоритмов самонастройки компонентов векторов χпер(t) и χинт(t) регулятора (2) в виде
Figure 00000004
где γ0i, γ1i - некоторые постоянные положительные величины; обеспечит точную компенсацию изменений внутренних параметров объекта регулирования и устойчивость системы управления.
Система функционирует следующим образом.
Сигналы y1, …, ym с выхода объекта регулирования 1 подаются на входы блока задания коэффициентов 2, внутри которого происходит их умножение на постоянный коэффициент, выходные сигналы с блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, сигнал с выхода которого идет на вход ФК 4. Входной сигнал ФК 4 (структурная схема представлена на фиг. 2) поступает на первый вход четвертого блока суммирования ФК 13, выходной сигнал xnфК четвертого блока суммирования ФК 13 одновременно подается на вход интегратора ФК 14n-1 и на последний выход ФК 4, сигналы xjФК с выходов интеграторов ФК 14j (j=n-1, n-2, …, 2) поступают на вход последующего интегратора ФК 14j-1 с соответствующим коэффициентом на k-й (k=2, 3, …, n-1), вход четвертого блока суммирования ФК 13, а также на соответствующий j-й выход ФК 4, выходной сигнал x1ФК интегратора ФК 141 подается с соответствующим коэффициентом на последний n-й вход четвертого блока суммирования ФК 13, а также на первый выход ФК 4. Выходные сигналы x1ФК, …, xnФК ФК 4 одновременно поступают на первый и второй входы первых умножителей 51, …, 5n, на первый и второй входы третьих умножителей 91, …, 9n, на вторые входы вторых умножителей 81, …, 8n, а также на вторые входы четвертых умножителей 111, …, 11n, сигналы с выходов первых умножителей 51, …, 5n с соответствующими коэффициентами γ0i идут на первые входы вторых блоков суммирования 61, …, 6n, выходные сигналы которых подаются на первые входы вторых умножителей 81, …, 8n и на входы блоков задержки 71, …, 7n, сигналы с выходов блоков задержки 71, …, 7n идут на вторые входы вторых блоков суммирования 61, …, 6n, выходные сигналы вторых умножителей 81, …, 8n поступают на соответствующие входы третьего блока суммирования 12, сигналы с выходов третьих умножителей 91, …, 9n с соответствующими коэффициентами γ1i подаются на входы интеграторов 101, …, 10n, выходные сигналы которых идут на первые входы соответствующих четвертых умножителей 111, …, 11n, сигналы с выходов четвертых умножителей 111, …, 11n поступают на соответствующие входы третьего блока суммирования 12, сигнал u с выхода которого подается на вход объекта регулирования 1.
Таким образом, заменяя в системе, содержащей объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, последовательный фильтр-компенсатор (ПФК), первый умножитель, второй блок суммирования, блок задержки, второй умножитель, последовательный фильтр-компенсатор (ПФК) на фильтр-корректор (ФК), вводя вместо первого и второго умножителей, второго блока суммирования, блока задержки - n первых умножителей, n вторых умножителей, n третьих умножителей, n четвертых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки, n интеграторов (n - размерность вектора состояния объекта регулирования), а также третий блок суммирования, обеспечиваем устойчивость системы управления и точную компенсацию нестационарных изменений внутренних коэффициентов объекта с использованием в контуре регулирования оценок его переменных состояния.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, а именно обеспечении устойчивости системы управления и точной компенсации нестационарных, Т-периодических изменений внутренних коэффициентов объекта за счет получения и использования в контуре управления оценок его переменных состояния.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Claims (1)

  1. Адаптивная система управления с фильтр-корректором (ФК) для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами, содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, отличающаяся тем, что введены: фильтр-корректор (ФК), n первых умножителей, n вторых умножителей, n третьих умножителей, n четвертых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки, n интеграторов (n - размерность вектора состояния объекта регулирования) и третий блок суммирования, при этом выходы объекта регулирования подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, выходы блока задания коэффициентов соединены с соответствующими входами первого блока суммирования, выход первого блока суммирования подключен к входу четвертого блока суммирования ФК, выход которого соединен с входом n-1 интегратора ФК и является последним n-м выходом ФК, выход j интегратора ФК (j=n-1, n-2, …, 2) связан со входом последующего j-1 интегратора ФК с соответствующим коэффициентом, с k-м (k=2, 3, …, n-1) входом четвертого блока суммирования ФК, а также является j-м выходом ФК, выход первого интегратора ФК с соответствующим коэффициентом связан с последним n-м входом четвертого блока суммирования ФК, а также является первым выходом ФК, каждый из n выходов которого соединен с первым и вторым входами соответствующего i-го (i=1, 2, …, n) первого и третьего умножителей, а также вторым входом каждого i-го второго и четвертого умножителей, выход каждого i-го первого умножителя подключен к первому входу i-го второго блока суммирования, выход которого одновременно соединен с первым входом i-го второго умножителя и входом i-го блока задержки, выход i-го блока задержки подключен к второму входу i-го второго блока суммирования, выход каждого i-го второго умножителя соединен с соответствующим входом третьего блока суммирования; выход каждого i-го третьего умножителя подключен к входу соответствующего i-го интегратора, выход каждого i-го интегратора соединен с первым входом соответствующего i-го четвертого умножителя, выходы каждого i-го четвертого умножителя подключены к соответствующим входам третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта регулирования.
RU2015151545A 2015-12-01 2015-12-01 Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами RU2620726C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151545A RU2620726C1 (ru) 2015-12-01 2015-12-01 Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015151545A RU2620726C1 (ru) 2015-12-01 2015-12-01 Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620726C1 true RU2620726C1 (ru) 2017-05-29

Family

ID=59031908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015151545A RU2620726C1 (ru) 2015-12-01 2015-12-01 Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620726C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997012300A1 (en) * 1995-09-26 1997-04-03 Boiquaye William J N O Adaptive control process and system
US20030028264A1 (en) * 2001-04-20 2003-02-06 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for plant
RU2265873C1 (ru) * 2004-05-20 2005-12-10 Амурский государственный университет Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2427870C1 (ru) * 2010-06-15 2011-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2441266C1 (ru) * 2010-06-15 2012-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2457798C1 (ru) * 2010-12-27 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дагестанская государственная медицинская академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" Ранорасширитель шейный

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997012300A1 (en) * 1995-09-26 1997-04-03 Boiquaye William J N O Adaptive control process and system
US20030028264A1 (en) * 2001-04-20 2003-02-06 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for plant
RU2265873C1 (ru) * 2004-05-20 2005-12-10 Амурский государственный университет Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2427870C1 (ru) * 2010-06-15 2011-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2441266C1 (ru) * 2010-06-15 2012-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2457798C1 (ru) * 2010-12-27 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дагестанская государственная медицинская академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" Ранорасширитель шейный

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chenliang et al. Adaptive dynamic surface control for linear multivariable systems
Schmid et al. A unified method for the design of nonovershooting linear multivariable state-feedback tracking controllers
Sun et al. Adaptive neural control for a class of stochastic non-strict-feedback nonlinear systems with time-delay
RU2441266C1 (ru) Комбинированная адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2620726C1 (ru) Адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами
Domoshnitsky et al. Stabilization by delay distributed feedback control
Yang et al. Adaptive neural output feedback control for stochastic nonlinear time-delay systems with input and output quantization
RU2624489C2 (ru) Адаптивная система управления с фильтр-корректором для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2622674C1 (ru) Комбинированная адаптивная система управления с фильтр-корректором для априорно неопределенных динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2450301C2 (ru) Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами и запаздыванием
RU2429516C1 (ru) Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами и наблюдателем
Du et al. Output feedback adaptive neural control for a class of non-affine non-linear systems with a dynamic gain observer
RU2379735C2 (ru) Робастная система управления
RU2405182C1 (ru) Адаптивная система управления с наблюдателем переменных состояния для объекта с запаздыванием
Wang On a non-selective harvesting prey–predator model with Hassell–Varley type functional response
RU2427870C1 (ru) Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами
RU2555234C1 (ru) Устройство управления объектом со свободным выбором поведения
Nadsadna Static output feedback design of robust gain scheduled control system
Quan et al. The construction and approximation of the neural network with two weights
RU2402798C1 (ru) Робастная система для объектов с запаздыванием по управлению
RU2528155C1 (ru) Комбинированная робастная система управления для априорно неопределенных динамических объектов периодического действия с наблюдателем
Joshi et al. Design of inverse response compensator for complex process
RU2540848C2 (ru) Адаптивно-робастная система управления для априорно неопределенных нестационарных динамических объектов
RU2294004C1 (ru) Адаптивная система слежения для объектов с запаздыванием по состоянию и управлению
RU2437137C2 (ru) Самонастраивающаяся система управления для астатических объектов с запаздыванием по управлению

Legal Events

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

Effective date: 20171202