RU2622674C1 - Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients - Google Patents
Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622674C1 RU2622674C1 RU2015154211A RU2015154211A RU2622674C1 RU 2622674 C1 RU2622674 C1 RU 2622674C1 RU 2015154211 A RU2015154211 A RU 2015154211A RU 2015154211 A RU2015154211 A RU 2015154211A RU 2622674 C1 RU2622674 C1 RU 2622674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- block
- multiplier
- summation
- Prior art date
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
Abstract
Description
Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано при построении адаптивных систем управления неустойчивыми линейными динамическими объектами периодического действия с относительным порядком передаточной функции, превышающим единицу.The invention relates to technical cybernetics and can be used in the construction of adaptive control systems for unstable linear dynamic objects of periodic action with a relative transfer function order exceeding one.
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 блок суммирования соединен с первым входом второго умножителя, а также входом блока задержки, выход которого подключен к второму входу второго блока суммирования, выход второго умножителя соединен с входом объекта регулирования.The closest technical solution to the proposed one is an adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients (RF Patent No. 2427870, Official Bulletin “Inventions and Utility Models.” - 2011, No. 24, prototype), containing an object of regulation, unit for setting coefficients, first a summing unit, a serial filter-compensator (PFC), a first multiplier, a second summing unit, a delay unit, a second multiplier, while the outputs of the control object are connected to the corresponding inputs of the reference unit coefficients, the outputs of the coefficient setting unit are connected to the inputs of the first summing unit, the output of which is connected to the first and second inputs of the first multiplier and the second input of the second multiplier, the output of the first multiplier is connected to the first input of the second summing unit, the output of the second summing unit is connected to the first input of the second multiplier , as well as the input of the delay unit, the output of which is connected to the second input of the second summing unit, the output of the second multiplier is connected to the input of the control object.
Однако недостатком данной системы является потеря работоспособности при управлении неустойчивыми динамическими объектами, а также невозможность точной компенсации нестационарных изменений внутренних коэффициентов объектов управления с целью обеспечения высокого качества работы системы.However, the disadvantage of this system is the loss of performance when managing unstable dynamic objects, as well as the inability to accurately compensate for unsteady changes in the internal coefficients of control objects in order to ensure high quality of the system.
Задачей, на решение которой направленно 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.The task to which the claimed invention is directed is to expand the functionality of the system, i.e. ensuring the stability of the control system and accurate compensation for unsteady changes in the internal coefficients of the regulatory object by obtaining and using estimates of its state variables.
Сущность изобретения состоит в том, что в комбинированную 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: ФК, n первых умножителей, n вторых умножителей, n вторых блоков суммирования, n блоков задержки (n - размерность вектора состояния объекта регулирования), третий умножитель, интегратор, четвертый умножитель 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, …, n-1) входом четвертого блока суммирования ФК, с h-м (h=2, …, n-1) входом пятого 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, с первым входом пятого блока суммирования ФК и является первым выходом ФК, а выход пятого блока суммирования ФК также является n+1-м выходом ФК, при этом каждый из n выходов ФК соединен с первым и вторым входами соответствующего i-го (i=1, 2, …, n) первого умножителя и вторым входом i-го второго умножителя, 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 ко второму входу i-го второго блока суммирования, выход каждого i-го второго умножителя соединен с соответствующим входом третьего блока суммирования, а n+1-й выход ФК подключен к первому и второму входам третьего умножителя и второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с последним входом третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта регулирования.The essence of the invention lies in the fact that in a combined adaptive control system with a filter corrector (FC) for a priori indefinite dynamic objects with periodic coefficients, containing an object of regulation, a unit for setting coefficients, a first summing unit, the following are introduced: FC, n first multipliers, n second multipliers, n second summing blocks, n delay blocks (n is the dimension of the state vector of the regulatory object), a third multiplier, an integrator, a fourth multiplier and a third summing block, while the outputs of the regulation object is connected to the corresponding inputs of the coefficient setting block, the outputs of the coefficient setting block are connected to the corresponding inputs of the first summing block, the output of the first summing block is connected to the input of the fourth summing block FC, the output of which is connected to the input n-1 of the FC integrator and is the last n-th the output of the FC, the output j of the integrator of the FC (j = n-1, n-2, ..., 2) is connected to the input of the subsequent j-1 integrator of the FC with the corresponding coefficient, with the kth (k = 2, ..., n-1) the input of the fourth block of summation of FC, with h-th (h = 2, ..., n-1) the input of the fifth block of summation of FC, and also is the j-th output of FC, the output of the first integrator of FC with the corresponding coefficient is connected with the last n-th input of the fourth block of summation of FC, with the first input of the fifth block of summation of FC and is the first output of FC, and the output of the fifth the summation block of the FC is also the n + 1th output of the FC, with each of the n outputs of the FC connected to the first and second inputs of the corresponding i-th (i = 1, 2, ..., n) first multiplier and the second input of the i-second multiplier, the output of each i-th first multiplier is connected to the input of the i-th second summing block, the output of which is simultaneously connected to the first input of the i-second second multiplier and the input of the i-th delay block, the output of the i-th delay block is connected to the second input of the i-second second summing block, the output of each i- of the second second multiplier is connected to the corresponding input of the third summing unit, and the n + 1st output of the FC is connected to the first and second inputs of the third multiplier and the second input of the fourth multiplier, the output of the third multiplier is connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the first input of the fourth multiplier, the output of the fourth multiplier is connected to the last input of the third summing unit, the output of which is connected to the input of the regulatory object.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема системы управления; на фиг. 2 изображена блок-схема ФК.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a block diagram of a control system; in FIG. 2 shows a block diagram of the FC.
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; третий умножитель 9; интегратор 10; четвертый умножитель 11; третий блок суммирования 12; четвертый блок суммирования ФК 13; интеграторы ФК 141, …, 14n-1; пятый блок суммирования ФК 15; x1ФК, …, xnФК, yФК - выходные сигналы ФК; y1, …, ym - выходные сигналы объекта регулирования; u - входной сигнал объекта регулирования.The system contains:
Объект регулирования описывается уравнением:The object of regulation is described by the equation:
где x(t) - n-мерный вектор состояния;where x (t) is the n-dimensional state vector;
A(t+T), b(t+T) - соответственно нестационарные матрица и вектор, элементы которых являются T-периодическими функциями времени;A (t + T), b (t + T) are the non-stationary matrix and the vector, respectively, whose elements are T-periodic functions of time;
y(t) - вектор выходных координат объекта;y (t) is the vector of the output coordinates of the object;
* - символ транспонирования;* - transpose symbol;
L - вектор, формирующий выход объекта;L is the vector forming the output of the object;
u(t) - управляющее воздействие, удовлетворяющее соотношению:u (t) is the control action satisfying the relation:
где χ1(t), χ2(t) - векторный и скалярный настраиваемые коэффициенты контура адаптации; yФК(t), xФК(t) - соответственно выход и вектор переменных состояния (оценки переменных состояния объекта регулирования (1)) фильтр-корректораwhere χ 1 (t), χ 2 (t) - vector and scalar adjustable coefficients of the adaptation loop; y FC (t), x FC (t) - respectively, the output and the vector of state variables (estimates of the state variables of the control object (1)) of the filter corrector
где AФК - матрица в форме Фробениуса; bФК, LФК - стационарные векторы.where A FC - matrix in the form of Frobenius; b FC , L FC are stationary vectors.
С помощью критерия гиперустойчивости В.М. Попова можно показать, что реализация алгоритмов самонастройки параметров χ1(t) и χ2(t) регулятора (2) в виде:Using the criterion of hyperstability V.M. Popov can show that the implementation of self-tuning algorithms for the parameters χ 1 (t) and χ 2 (t) of the controller (2) in the form:
где γ0i, γ1i - некоторые постоянные положительные величины обеспечит точную компенсацию изменений внутренних параметров объекта регулирования и устойчивость системы управления.where γ 0i , γ 1i - some constant positive values will provide accurate compensation for changes in the internal parameters of the control object and the stability of the control system.
Система функционирует следующим образом.The system operates as follows.
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 блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы первого блока суммирования 3, сигнал с выхода которого идет на вход ФК 4. Сигнал с входа ФК 4 (структурная схема представлена на фиг. 2) поступает на первый вход четвертого блока суммирования ФК 13, выходной xnФК сигнал четвертого блока суммирования ФК 13 одновременно подается на вход интегратора ФК 14n-1 и на 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, …, n-1) вход четвертого блока суммирования ФК 13 с соответствующим коэффициентом, на h-й (h=2, …, n-1) вход пятого блока суммирования ФК 15, 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, с соответствующим коэффициентом на последний (n-1)-й вход пятого блока суммирования ФК 15, а также на первый выход ФК 4, сигнал yФК с выхода пятого блока суммирования ФК 15 идет на последний выход ФК 4. Выходные сигналы x1ФК, …, xnФК ФК 4 одновременно поступают на первый и второй входы первых умножителей 51, …, 5n и на вторые входы вторых умножителей 81, …, 8n, 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, сигнал yФК с выхода ФК 4 подается на первый и второй входы третьего умножителя 9 и на второй вход четвертого умножителя 11, выходной сигнал третьего умножителя 9 поступает с соответствующим коэффициентом γ1 на вход интегратора 10, сигнал с выхода которого подается на первый вход четвертого умножителя 11, выходной сигнал четвертого умножителя 11 поступает на соответствующий вход третьего блока суммирования 12, сигнал u с выхода которого подается на вход объекта регулирования 1.The signals y 1 , ..., y m from the output of the
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 вторых блоков суммирования, n блоков задержки (n - размерность вектора состояния объекта регулирования), третий умножитель, интегратор, четвертый умножитель, 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.Thus, replacing the coefficient setting unit, the first summing unit, the serial filter-compensator (PFC), the first multiplier, the second summing unit, the delay unit, the second multiplier, the serial filter-compensator (PFC) with the filter corrector (FC), introducing instead of the first and second multipliers, the second summation block, the delay block - n first multipliers, n second multipliers, n second summation blocks, n delay blocks (n is the dimension of the state vector of the control object ), a third multiplier, an integrator, a fourth multiplier, and also a third summing unit, we ensure the stability of the control system and accurate compensation for unsteady changes in the internal coefficients of the object, using estimates of its state variables in the control loop.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, а именно - обеспечение устойчивости системы управления и точной компенсации нестационарных, T-периодических изменений внутренних коэффициентов объекта за счет получения и использования в контуре управления оценок его переменных состояния.The technical result consists in expanding the functionality of the system, namely, ensuring the stability of the control system and accurate compensation of unsteady, T-periodic changes in the internal coefficients of the object by obtaining and using estimates of its state variables in the control loop.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.This device can be implemented industrially based on a standard elemental base.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154211A RU2622674C1 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154211A RU2622674C1 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015154211A RU2015154211A (en) | 2017-06-19 |
RU2622674C1 true RU2622674C1 (en) | 2017-06-19 |
Family
ID=59067956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154211A RU2622674C1 (en) | 2015-12-16 | 2015-12-16 | Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2622674C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04118703A (en) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Toshiba Corp | Adaptive controller |
RU2027212C1 (en) * | 1990-11-19 | 1995-01-20 | Анатолий Яковлевич Лащев | Adaptive non-linear control system |
US6721718B2 (en) * | 1998-10-22 | 2004-04-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | System for intelligent control based on soft computing |
RU2441266C1 (en) * | 2010-06-15 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Combined adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients |
RU2450301C2 (en) * | 2010-06-15 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients and lag |
-
2015
- 2015-12-16 RU RU2015154211A patent/RU2622674C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04118703A (en) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Toshiba Corp | Adaptive controller |
RU2027212C1 (en) * | 1990-11-19 | 1995-01-20 | Анатолий Яковлевич Лащев | Adaptive non-linear control system |
US6721718B2 (en) * | 1998-10-22 | 2004-04-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | System for intelligent control based on soft computing |
RU2441266C1 (en) * | 2010-06-15 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Combined adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients |
RU2450301C2 (en) * | 2010-06-15 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients and lag |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US 6721718 B2, * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015154211A (en) | 2017-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nechepurenko et al. | A low-rank approximation for computing the matrix exponential norm | |
RU2441266C1 (en) | Combined adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients | |
Berman et al. | Robust $ L_ {\infty} $-Induced Filtering and Control of Stochastic Systems With State-Multiplicative Noise | |
Shaker et al. | Stability analysis for a class of discrete-time two-dimensional nonlinear systems | |
RU2622674C1 (en) | Combined adaptive control system with filter-corrector for priori uncertain dynamic objects with periodic coefficients | |
RU2474858C1 (en) | Combined adaptive control system for nonstationary dynamic objects with observer | |
RU2450301C2 (en) | Adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients and lag | |
RU2620726C1 (en) | Adaptive control system with filter-corrector for the aorrially uncertainty dynamic objects with periodic coefficients | |
RU2624489C2 (en) | Adaptive control system with filter-corrector for dynamic objects with periodic coefficients | |
RU2429516C1 (en) | Adaptive control system for dynamic objects with periodic factors and observer | |
RU2475798C1 (en) | Combined robust control system for non-stationary dynamic objects | |
CN108510996B (en) | Fast iteration adaptive filtering method | |
Du et al. | Output feedback adaptive neural control for a class of non-affine non-linear systems with a dynamic gain observer | |
RU2379735C2 (en) | Robust control system | |
RU2555234C1 (en) | Control over object with free selection of behaviour | |
RU2427870C1 (en) | Adaptive control system for dynamic objects with periodic coefficients | |
RU112781U1 (en) | SIMULATOR OF THE COMBINED SYSTEM OF MANAGEMENT OF DYNAMIC OBJECTS ON EXIT WITH COMPENSATION OF EXTERNAL HARMONIC PERTURBATIONS | |
RU2528155C1 (en) | Combined robust control system for apriori undefined dynamic objects for periodic action with observer | |
RU2402798C1 (en) | Robust system for objects with delayed control | |
Nadsadna | Static output feedback design of robust gain scheduled control system | |
RU166523U1 (en) | SIMULATOR OF THE ADAPTIVE-PERIODIC CONTROL SYSTEM OF A NONLINEAR OBJECT WITH SELF-ADJUSTMENT OF A DYNAMIC CORRECTION BLOCK | |
Zhao et al. | Numerical methods for nonlinear stochastic delay differential equations with jumps | |
RU2427869C1 (en) | Self-adjusting control system for objects with control delay | |
RU2488155C1 (en) | Adaptive control system for priori undefined objects with self-adjustment of dynamic corrector | |
Barot et al. | Predictive control of non-minimum phase systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171217 |