RU2624136C1 - Automatic control method and system - Google Patents

Automatic control method and system Download PDF

Info

Publication number
RU2624136C1
RU2624136C1 RU2016120370A RU2016120370A RU2624136C1 RU 2624136 C1 RU2624136 C1 RU 2624136C1 RU 2016120370 A RU2016120370 A RU 2016120370A RU 2016120370 A RU2016120370 A RU 2016120370A RU 2624136 C1 RU2624136 C1 RU 2624136C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
error
controlled
control
Prior art date
Application number
RU2016120370A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Андреевич Коробов
Евгений Иванович Глинкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ТГТУ"
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 образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ТГТУ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "ТГТУ"
Priority to RU2016120370A priority Critical patent/RU2624136C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624136C1 publication Critical patent/RU2624136C1/en

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
    • 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
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • 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
    • G05B21/00—Systems involving sampling of the variable controlled
    • G05B21/02—Systems involving sampling of the variable controlled electric

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: in the automatic system control method, the output variable of the actuator is fed to the input of the controlled object, the actual value of the output variable of the controlled object is measured, which, together with the command value of the input variable of the controlled object, is used to generate a control signal that is applied to the input of the actuator by using a negative feedback on the output variable of the controlled object. According to the invention, it is automatically controlled in the adaptive range by the regulation factor k=ε2/ε2 due to the identity of the investigated error ε1 to the standardized equivalent ε2 of the desired error, which is adapted over the range, when comparing the product of the input E and the output U of the variables with the normalized equivalent of their maximum values at each instant of time, corresponding to the power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the controlled object.
EFFECT: achieved automation systems management in Adaptive range due to adaptive signal evaluation on programmatically controlled critical.
4 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемые изобретения относятся к автоматике и могут быть использованы в чистых помещениях для поддержания постоянной оптимальной температуры.The present invention relates to automation and can be used in cleanrooms to maintain a constant optimum temperature.

Известен способ автоматического управления системами, включающий в себя использование командных и фактических величин выходных переменных для регулирования управляемой системы [Носов Г.Р. и др. Автоматика и автоматизация мобильных сельскохозяйственных машин. - К.: Высшая школа., 1984, с. 171]. Для его осуществления известно устройство, включающее в себя соединенные в блоки элементы преобразования и усиления выходной переменной управляемого объекта, а также блок для измерения возмущенного воздействия на управляемом объекте.A known method of automatic control of systems, including the use of command and actual values of the output variables to regulate the managed system [Nosov GR and others. Automation and automation of mobile agricultural machinery. - K .: Higher School., 1984, p. 171]. For its implementation, a device is known that includes the elements of transformation and amplification of the output variable of a controlled object connected in blocks, as well as a block for measuring the perturbed effect on a controlled object.

Недостатком способа и устройства является низкая эффективность из-за недостаточной точности управления переходными процессами при требуемом быстродействии.The disadvantage of this method and device is low efficiency due to insufficient accuracy of transient control at the required speed.

За прототип принят способ автоматического управления системами [патент РФ №2153697, G05B 17/00, 2000, Фурунжиев Р.И.], при котором выходную переменную исполнительного механизма подают на вход управляемого объекта, измеряют фактическую величину выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с величиной выходной переменной исполнительного механизма и командной величиной выходной переменной управляемого объекта используют для формирования управляющего сигнала, который подают на вход исполнительного механизма, причем дополнительно используют отрицательную обратную связь по выходной переменной исполнительного механизма, что измеряют скорость и ускорение изменения фактической величины выходной переменной управляемого объекта и подают ее на вход блока формирования желаемых свойств движения выходной переменной управляемого объекта вместе с фактической величиной выходной переменной управляемого объекта и величиной выходной переменной исполнительного механизма.The prototype adopted a method of automatic control of systems [RF patent No. 2153697, G05B 17/00, 2000, Furunzhiev RI], in which the output variable of the actuator is fed to the input of the managed object, measure the actual value of the output variable of the managed object, which together with the value of the output variable of the actuator and the command value of the output variable of the managed object is used to generate a control signal that is fed to the input of the actuator, use negative feedback on the output variable of the actuator, which measures the speed and acceleration of changes in the actual value of the output variable of the managed object and feeds it to the input of the block for generating the desired motion properties of the output variable of the managed object, together with the actual value of the output variable of the managed object and the value of the output variable of the actuator .

В регуляторе, включающем в себя объединенные в блоки элементы преобразования и усиления скорости сигнала управляемого объекта, каналы измерения величины, скорости и ускорения выходной переменной которого связаны со входами регулятора, выход которого связан со входом исполнительного привода, выход последнего связан со входом управляемого объекта, имеются признаки: каналы измерения выходной переменной скорости и ускорения управляемого объекта связаны со входами блока, формирующего желаемые свойства движения выходной переменной управляемого объекта.In the controller, which includes the elements of conversion and amplification of the signal speed of the controlled object combined into blocks, the channels for measuring the magnitude, speed and acceleration of the output variable of which are connected to the inputs of the controller, the output of which is connected to the input of the actuator, the output of the latter is connected to the input of the controlled object signs: measurement channels of the output variable of speed and acceleration of the controlled object are connected to the inputs of the block forming the desired motion properties of the output variable of the control object to be added.

Прототипы обладают существенными недостатками: невозможностью автоматизации в адаптивном диапазоне из-за необходимости ручной настройки коэффициента регулирования по субъективной мере оценки. Аппаратно управляемый коэффициент регулирования существенно снижает универсальность использования способа и устройства и их метрологическую эффективность за счет высокой методической и динамической погрешности.Prototypes have significant drawbacks: the inability to automate in the adaptive range due to the need to manually adjust the regulation coefficient according to the subjective measure of assessment. The hardware-controlled regulation coefficient significantly reduces the universality of the use of the method and device and their metrological efficiency due to the high methodological and dynamic error.

Технической задачей предлагаемого решения является автоматизация регулирования системами в адаптивном диапазоне с помощью гибкого коэффициента регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности нормируемому эквиваленту желаемой погрешности.The technical task of the proposed solution is the automation of regulation by systems in the adaptive range using a flexible regulation coefficient due to the identity of the investigated error to the normalized equivalent of the desired error.

Поставленная задача достигается тем, чтоThe task is achieved by the fact that

1. в способе автоматического управления системами, при котором выходную переменную исполнительного механизма подают на вход управляемого объекта, измеряют фактическую величину выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с командной величиной входной переменной управляемого объекта используют для формирования управляющего сигнала, который подают на вход исполнительного механизма за счет использования отрицательной обратной связи по выходной переменной управляемого объекта. В отличие от прототипа, коэффициентом автоматически управляют в адаптивном диапазоне регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности нормируемому эквиваленту желаемой погрешности, которую адаптируют по диапазону при сравнении в каждый момент времени произведения величин входной Е и выходной U переменных с нормированным эквивалентом их максимальных величин. Нормированный эквивалент соответствует степенному полиному средней арифметической величины командной входной и выходной переменных управляемого объекта.1. in the method of automatic control of systems in which the output variable of the actuator is fed to the input of the managed object, the actual value of the output variable of the managed object is measured, which, together with the command value of the input variable of the managed object, is used to generate a control signal that is fed to the input of the actuator for account of the use of negative feedback on the output variable of the managed object. Unlike the prototype, the coefficient is automatically controlled in the adaptive range of regulation due to the identity of the investigated error to the normalized equivalent of the desired error, which is adapted over the range when comparing the products of the input E and output U variables with the normalized equivalent of their maximum values at each time point. The normalized equivalent corresponds to a power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the managed object.

Способ поясняют фиг. 5, на которых представлены структуры устройства на уровне структурной и функциональной схем. Зависимости амплитудно-временных динамических характеристик U и погрешности ε от вида управляющего воздействия показаны на фиг. 1-2.The method is illustrated in FIG. 5, which shows the structure of the device at the level of structural and functional diagrams. The dependences of the amplitude-time dynamic characteristics U and the error ε on the type of control action are shown in FIG. 1-2.

В предлагаемом способе автоматического управления системами выходную переменную ε(E, U)=ε исполнительного механизма находят по формуле:In the proposed method for automatic control of systems, the output variable ε (E, U) = ε of the actuator is found by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где k - коэффициент регулирования.where k is the regulation coefficient.

Для выявления закономерностей коэффициента k введем соотношение U=E/m, которое сокращает число переменных П-регулирования, при этом погрешность (1) будет равна:To identify the laws of the coefficient k, we introduce the ratio U = E / m, which reduces the number of P-control variables, while the error (1) will be equal to:

Figure 00000002
Figure 00000002

Нормированный эквивалент представляет собой симметричный критерий регулирования, позволяющий проводить регулирование с автоматическим поиском коэффициента в адаптивном диапазоне контроля.The normalized equivalent is a symmetric control criterion that allows for regulation with automatic coefficient search in the adaptive control range.

Выходную переменную ε(E, U)=ε подают на вход управляемого объекта, измеряют фактическую величину U выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с командной величиной входной переменной Е управляемого объекта используют для формирования управляющего сигнала ε(U2, E)=ε. Для двух сигналов i=1,2 нормированной уставки U1=Е и измеряемого U2=U выражение приводится к квадратичной оценке:

Figure 00000003
The output variable ε (E, U) = ε is fed to the input of the controlled object, the actual value U of the output variable of the controlled object is measured, which, together with the command value of the input variable E of the controlled object, is used to generate the control signal ε (U 2 , E) = ε. For two signals i = 1,2 of the normalized setpoint U 1 = E and the measured U 2 = U, the expression is reduced to a quadratic estimate:
Figure 00000003

Суть симметричного мультипликативного критерия (СМК) заключается в нормировании произведения случайных сигналов

Figure 00000004
тождественно максимальному эквиваленту
Figure 00000005
. С изменением адаптивного диапазона случайным образом по тому же правилу изменяется произведение случайных переменных Ui и их тождественность нормируемому эквиваленту, оптимально отражающему гибкость адаптации диапазона автоматического контроля.The essence of the symmetric multiplicative criterion (QMS) is to normalize the product of random signals
Figure 00000004
identical to the maximum equivalent
Figure 00000005
. With a change in the adaptive range in a random manner, the product of random variables U i and their identity to the normalized equivalent, which optimally reflects the flexibility of adapting the range of automatic control, change according to the same rule.

СМК Q позиционного регулирования представлен отношением произведений

Figure 00000006
случайных i-тых сигналов Ui к нормированному максимумуQMS Q positional regulation is represented by the ratio of works
Figure 00000006
random i-th signals U i to the normalized maximum

Figure 00000007
Figure 00000007

реализуемому средним арифметическим XCA в степени n по числу i=1, n сигналов управления. realized by arithmetic mean X CA to the power of n in the number i = 1, n of control signals.

Относительная погрешность εn СМК-регулирования соответствует соотношениюThe relative error ε n of the QMS control corresponds to the relation

Figure 00000008
Figure 00000008

Управляющий сигнал подают на вход исполнительного механизма, причем используют отрицательную обратную связь по выходной переменной U управляемого объекта. Для автоматизации регулирования автоматически управляют в адаптивном диапазоне коэффициентом k=ε2/ε1 регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности ε1 нормируемому эквиваленту ε2 желаемой погрешности:The control signal is fed to the input of the actuator, and use negative feedback on the output variable U of the managed object. To automate the regulation, the coefficient k = ε 2 / ε 1 of regulation is automatically controlled in the adaptive range due to the identity of the investigated error ε 1 to the normalized equivalent ε 2 of the desired error:

Figure 00000009
Figure 00000009

Коэффициент регулирования находится из системы уравнений погрешности при стандартном критерии ε1 и гибком МСК ε2:The control coefficient is found from the system of error equations with the standard criteria ε 1 and flexible MSC ε 2 :

Figure 00000010
Figure 00000010

Уравнение для коэффициента k находится из отношений погрешностей:The equation for the coefficient k is found from the ratio of errors:

Figure 00000011
Figure 00000011

Погрешность адаптируют по диапазону при сравнении в каждый момент времени произведения величин входной Е и выходной U переменных с нормированным эквивалентом их максимальных величин, соответствующим степенному полиному средней арифметической величины командной входной и выходной переменных управляемого объекта.The error is adapted over the range when comparing at each time the product of the values of the input E and output U variables with the normalized equivalent of their maximum values corresponding to a power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the controlled object.

1. Выходную переменную ε исполнительного механизма 2 (фиг. 5а) подают на вход управляемого объекта 3, измеряют фактическую величину U выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с командной величиной входной переменной Е управляемого объекта в коде U2 используют для формирования управляющего сигнала ε(E, U2)=ε2. Его подают на вход исполнительного механизма 2, причем используют отрицательную обратную связь по выходной переменной U управляемого объекта 3. Для автоматизации регулирования в адаптивном диапазоне выходную переменную U управляемого объекта, преобразуют в код U2, подают на вход блока контроллера 1, управляющий сигнал ε которого соответствует желаемым свойствам выходной переменной U управляемого объекта. Управляющий сигнал ε реализуют мультипликативно-симметричным критерием (МСК) погрешности (4), соответствующему квадрату отношения разности (E-U) и суммы (E+U) командной входной Е и выходной U переменных управляемого объекта 3 и выполняющим роль автоматического регулятора.

Figure 00000012
адаптируется по диапазону за счет оценки фактических величин входной Е и выходной U переменной к нормированному эквиваленту их максимальных max (Е, U) величин (3) в каждый момент времени. Автоматически управляют в адаптивном диапазоне коэффициентом k=ε2/ε1 регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности ε1 нормируемому эквиваленту ε2 желаемой погрешности, которую адаптируют по диапазону при сравнении в каждый момент времени произведения величин входной Е и выходной U переменных с нормированным эквивалентом их максимальных величин, соответствующим степенному полиному средней арифметической величины командной входной и выходной переменных управляемого объекта.1. The output variable ε of the actuator 2 (Fig. 5a) is fed to the input of the controlled object 3, the actual value U of the output variable of the controlled object is measured, which together with the command value of the input variable E of the controlled object in the code U 2 is used to generate the control signal ε ( E, U 2 ) = ε 2 . It is fed to the input of the actuator 2, and negative feedback is used on the output variable U of the controlled object 3. To automate regulation in the adaptive range, the output variable U of the controlled object is converted into code U2, and fed to the input of controller 1, the control signal ε of which corresponds to desired properties of the output variable U of the managed entity. The control signal ε is realized by the multiplicatively symmetric criterion (MSC) of the error (4) corresponding to the square of the ratio of the difference (EU) and the sum (E + U) of the command input E and output U of the variables of the controlled object 3 and acting as an automatic controller.
Figure 00000012
adapts to the range by evaluating the actual values of the input E and output U variable to the normalized equivalent of their maximum max (E, U) values (3) at each time point. In the adaptive range, the regulation coefficient k = ε 2 / ε 1 is automatically controlled due to the identity of the investigated error ε 1 to the normalized equivalent ε 2 of the desired error, which is adapted over the range when comparing the products of the input E and output U variables with their normalized equivalent at each time maximum values corresponding to a power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the managed object.

2. На фиг. 5а представлена структурная схема системы, отличающаяся тем, что исполнительным механизмом служит цифро-аналоговый преобразователь (2) и дополнительно введен аналого-цифровой преобразователь (4), включенный между выходом управляемого объекта (3) и информационным входом контроллера (1), который состоит из задатчика командной величины (1а), последовательно соединенных с ним по управляющему входу и информационному входу контроллера блоков задания исследуемой погрешности (16) и программно-управляемого коэффициента регулирования К* (1в), информационный выход которого служит выходом контроллера.2. In FIG. 5a is a structural diagram of the system, characterized in that the digital-to-analog converter (2) serves as an actuator and an analog-to-digital converter (4) is included, connected between the output of the controlled object (3) and the information input of the controller (1), which consists of a command value setter (1a), connected in series with it via a control input and an information input of a controller of units for setting an investigated error (16) and a program-controlled regulation coefficient K * (1c), information The optional output of which serves as the controller output.

3. На фиг. 5в показана функциональная схема системы автоматического управления, отличающаяся тем, что блок программно-управляемого коэффициента регулирования контроллера состоит из сумматоров(1в1, 1в4), выходы которых соответственно соединены через первый (1в2) и второй (1в5) делители с блоком возведения в степень (1в6) и третьим делителем (1в3), связанным по второму входу с выходом блока возведения в степень, а по выходу - с информационным выходом блока программного управления коэффициента регулирования, управляющий вход которого объединен с одноименными входами второго делителя и сумматоров, информационные входы последних служат одноименным входом блока программно-управляемого коэффициента регулирования.3. In FIG. 5c shows a functional diagram of an automatic control system, characterized in that the block of program-controlled coefficient of regulation of the controller consists of adders (1v1, 1v4), the outputs of which are respectively connected through the first (1v2) and second (1v5) dividers with the exponentiation block (1v6 ) and a third divider (1v3) connected at the second input to the output of the exponentiation block, and at the output, to the information output of the control coefficient program control unit, the control input of which is combined with the same name inputs of the second divider and adders latest information inputs are the same name input of the program-controlled regulatory factor.

4. На фиг. 5б показана функциональная схема системы автоматического управления, отличающаяся тем, что блок задания исследуемой погрешности включает последовательное соединение алгебраического сумматора (1б1) и делителя (1б2), управляющий вход которого объединен с соответствующими входами сумматора и блока задания исследуемой погрешности ε1, информационным входом которого служит соответствующий вход сумматора, а выходом - выход делителя.4. In FIG. 5b shows a functional diagram of an automatic control system, characterized in that the unit for specifying the investigated error includes a series connection of the algebraic adder (1b1) and the divider (1b2), the control input of which is combined with the corresponding inputs of the adder and the block for specifying the investigated error ε 1 , the information input of which the corresponding input of the adder, and the output is the output of the divider.

На схеме блока задания системы ε2 (фиг. 5в) выходную переменную Е блока задатчика командной величины подают на вход сумматоров 1в1. Измеряют фактическую величину выходной переменной U (тождественной цифровому эквиваленту U2), которую вместе с величиной входной переменной Е подают на сумматоров 1в4. Сигналы E-U и E+U подают на делители 1в2 и 1в5, а затем - на блок возведения в степень 1в6, которые используют для формирования управляющего сигнала ε (4). Параллельно сигнал E-U вместе с переменной Е подают на блок делителя 1в3, формируя сигнал ε1(U1, Е), которым делят управляющий сигнал ε2(U2, Е) с блока 1в6.In the diagram of the system unit ε 2 of the system (Fig. 5c), the output variable E of the unit of the command unit is supplied to the input of adders 1v1. The actual value of the output variable U (identical to the digital equivalent of U 2 ) is measured, which, together with the value of the input variable E, is fed to adders 1v4. The EU and E + U signals are fed to the 1v2 and 1v5 dividers, and then to the 1v6 power raising block, which are used to generate the control signal ε (4). In parallel, the EU signal, together with the variable E, is fed to the divider block 1v3, forming a signal ε 1 (U 1 , E), which divides the control signal ε 2 (U 2 , E) from block 1v6.

Блок 1 на фиг. 5а автоматическому регулятору, где автоматически управляют в адаптивном диапазоне коэффициентом k=ε2/ε1 регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности ε1 нормируемому эквиваленту ε2 желаемой погрешности, которую адаптируют по диапазону при сравнении в каждый момент времени произведения величин входной Е и выходной U переменных с нормированным эквивалентом их максимальных величин, соответствующим степенному полиному средней арифметической величины командной входной и выходной переменных управляемого объекта 3. Сигнал U с управляемого объекта 3 преобразуют АЦП 4 в цифровой эквивалент (сигнал U2) и подают на вход сумматоров 1б.Block 1 in FIG. 5a to an automatic controller, where the regulation coefficient k = ε 2 / ε 1 is automatically controlled in the adaptive range due to the identity of the investigated error ε 1 to the normalized equivalent ε 2 of the desired error, which is adapted over the range when comparing the product of input E and output U at each time variables with the normalized equivalent of their maximum values corresponding to a power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the managed object 3. Signal l U from the managed object 3 convert the ADC 4 into a digital equivalent (signal U 2 ) and feed the adders 1b.

Конкретное исполнение блоков может иметь следующие признаки (фиг. 5а): блок 1 является контроллером, необходим для задания сигнала Е и формирования управляющего сигнала ε(U2, E)=ε2. Блок 2 представляет собой исполняющий механизм (в виде ЦАП) для преобразования ε2 в аналоговый сигнал ε (4). Блок 3 является управляемым объектом. Сигнал U с выхода управляемого объекта 3 управления подается на вход АЦП 4, с которого сигнал в цифровом эквиваленте U2 поступает на блок контроллера (1).A specific execution of the blocks may have the following features (Fig. 5a): block 1 is a controller, it is necessary to set the signal E and generate a control signal ε (U 2 , E) = ε 2 . Block 2 is an executing mechanism (in the form of a DAC) for converting ε 2 into an analog signal ε (4). Block 3 is a managed entity. The signal U from the output of the controlled object 3 control is fed to the input of the ADC 4, from which the signal in digital equivalent U 2 is fed to the controller unit (1).

Найдем оптимальную погрешность

Figure 00000013
, для чего возьмем производную
Figure 00000014
выражения (2) и приравняем ее к нулю:Find the optimal error
Figure 00000013
why take the derivative
Figure 00000014
expression (2) and equate it to zero:

Figure 00000015
Figure 00000015

Дифференцирование погрешности приводит к тождествуDifferentiation of error leads to identity

Figure 00000016
Figure 00000016

из которого следует с учетом (2) оптимальная

Figure 00000013
погрешностьfrom which it follows from (2) that the optimal
Figure 00000013
error

Figure 00000017
Figure 00000017

Решение доказывает закономерность, что оптимальная

Figure 00000018
погрешность П-регулирования стремится к фиксируемому, вручную настраиваемому коэффициенту k:The decision proves that optimal
Figure 00000018
the error of the P-regulation tends to a fixed, manually adjustable coefficient k:

Figure 00000019
Figure 00000019

Следовательно, оптимальная погрешность

Figure 00000020
П-регулирования пропорциональна фиксированному k=Const коэффициенту, исключающему автоматическое регулирование из-за слепого поиска неизвестного алгоритма тождественности изменяющемуся диапазону рационального коэффициента в диалоговом режиме с оператором итерационным методом проб и ошибок.Therefore, the optimal error
Figure 00000020
P-regulation is proportional to a fixed coefficient k = Const, which excludes automatic regulation due to a blind search of an unknown identity algorithm for a changing range of rational coefficient in an interactive mode with an iterative trial and error method.

Автоматическое регулирование без участия оператора диктует гибкость коэффициента k, т.е. способность подстраиваться под адаптивный диапазон по целенаправленному алгоритму оптимизации.Automatic control without operator intervention dictates the flexibility of the coefficient k, i.e. the ability to adapt to the adaptive range according to a targeted optimization algorithm.

Следовательно, алгоритм СМК-регулирования произведения амплитуд случайных сигналов, нормированных оптимальным эквивалентом для двух переменных, соответствует квадрату отношения их разницы к их сумме.Therefore, the QMS control algorithm for the product of the amplitudes of random signals normalized by the optimal equivalent for two variables corresponds to the square of the ratio of their difference to their sum.

Заменим сигнал U соотношением U=E/m для сокращения переменных, тогдаReplace the signal U with the relation U = E / m to reduce the variables, then

Figure 00000021
Figure 00000021

после сокращения на норму Е, получаемafter reduction to the norm E, we get

Figure 00000022
Figure 00000022

Докажем эффективность предлагаемого способа относительно прототипа по гибкости регулирования в адаптивном диапазоне, по повышению точности автоматического регулирования за счет снижения методической и динамической погрешности автоматического управления.We prove the effectiveness of the proposed method relative to the prototype for the flexibility of regulation in the adaptive range, to improve the accuracy of automatic regulation by reducing the methodological and dynamic error of automatic control.

Для проведения качественного анализа алгоритма (5) оптимизации коэффициента k (m) систематизируем результаты в таблицу 1.To conduct a qualitative analysis of the optimization algorithm (5) for the coefficient k (m), we systematize the results in table 1.

Figure 00000023
Figure 00000023

По табл. 1 построим график зависимости k от m.(фиг. 3), качественный анализ которого показывает, что экстремум функции k (m) достигает в точке m≈0,33, при этом k≈-0,125, а минимальные - в точках m≈0 и m=1, при этом k=0.According to the table 1, we plot a plot of k versus m. (Fig. 3), a qualitative analysis of which shows that the extremum of the function k (m) reaches at m≈0.33, with k≈-0.125, and the minimum at points m≈0 and m = 1, with k = 0.

Для сравнения стандартного критерия εП с эквивалентом ε2 сведем в табл. 2 результаты зависимости k (m) и построим графики функций ε1 и ε2 (фиг. 4).To compare the standard criterion ε P with the equivalent ε 2 are summarized in table. 2 the results of the dependence k (m) and plot the functions ε 1 and ε 2 (Fig. 4).

Figure 00000024
Figure 00000024

Анализ фиг. 4 показывает, что функция имеет минимумы в точках m=0 и m=1, а также экстремум функции k (m), настраиваемый автоматически и раскрывающий оптимальное значение коэффициента k. Из сравнения гибкого (2) и стандартного (не зависящего от m) критерия (3) следует, что стандартный критерий не позволяет находить значение k, оптимального для заданного диапазона, в отличие от эквивалентного критерия, адаптирующегося под диапазон регулирования. График коэффициента МСК имеет минимум в m=1, что подтверждает условие U=E/m, из чего следует, что при m=1 U=E. Значение функции ε2=1 в точке m=0 объясняется нулевым значением измеряемого сигнала U2=U=Q в начальный момент регулирования.The analysis of FIG. 4 shows that the function has minima at the points m = 0 and m = 1, as well as the extremum of the function k (m), which is automatically adjusted and reveals the optimal value of the coefficient k. From a comparison of flexible (2) and standard (independent of m) criterion (3), it follows that the standard criterion does not allow finding the value of k that is optimal for a given range, in contrast to the equivalent criterion that adapts to the control range. The graph of the MSC coefficient has a minimum of m = 1, which confirms the condition U = E / m, which implies that for m = 1 U = E. The value of the function ε 2 = 1 at the point m = 0 is explained by the zero value of the measured signal U 2 = U = Q at the initial moment of regulation.

Результаты компьютерного моделирования зависимости амплитудно-временных динамических характеристик 1 и 2, соответствующих адаптивному и стандартному критериям, систематизированы на фиг. 1. Качественный анализ фиг. 6 показывает повышение эффективности выхода на режим характеристик от стандартного 1 до адаптивного 2 критерия. Для проведения количественного анализа на фиг. 7 зафиксируем значение t=0.2 и оценим значение погрешности при фиксированном времени (табл. 2). The results of computer simulation of the dependence of the amplitude-time dynamic characteristics 1 and 2, corresponding to adaptive and standard criteria, are systematized in FIG. 1. Qualitative analysis of FIG. 6 shows an increase in the efficiency of entering the characteristics mode from standard 1 to adaptive 2 criteria. For quantitative analysis in FIG. 7, fix the value t = 0.2 and estimate the value of the error at a fixed time (Table 2).

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Количественный анализ табл. 2 показывает снижение погрешности регулирования с 65% для стандартного 1 до 5% адаптивного 2 критерия. Погрешность адаптивного 2 в 13 раз лучше стандарта 1.Quantitative analysis of the table. 2 shows a reduction in control error from 65% for standard 1 to 5% adaptive 2 criteria. The error of adaptive 2 is 13 times better than standard 1.

На фиг. 2 показаны графики погрешностей адаптивного критерия 2 и наиболее оптимально отрегулированного для k=0,3 стандартного 1 критерия. Для анализа оперативности зафиксируем уровень 0,2 погрешности и оценим текущее значение времени по оперативности (см. табл. 3).In FIG. 2 shows the error graphs of adaptive criterion 2 and the most optimally adjusted for k = 0.3 standard 1 criterion. For the analysis of efficiency, we fix the level of 0.2 error and evaluate the current value of time for efficiency (see table. 3).

Figure 00000027
Figure 00000027

Эффективность по оперативности рассчитаем из отношения интервалов регулирования стандартного 1 t2 и адаптивного 2 t1 критериев, что позволяет сравнить, во сколько один критерий эффективнее другого:Efficiency in efficiency is calculated from the ratio of the regulation intervals of the standard 1 t 2 and adaptive 2 t 1 criteria, which allows you to compare how much one criterion is more effective than the other:

Figure 00000028
Figure 00000028

Как видно из фиг. 2, адаптивный 2 критерий эффективнее стандартного 1 в 5 раз, т.е. практически на порядок выше.As can be seen from FIG. 2, adaptive criterion 2 is 5 times more effective than standard 1, i.e. almost an order of magnitude higher.

Claims (4)

1. Способ автоматического управления системами, при котором выходную переменную исполнительного механизма подают на вход управляемого объекта, измеряют фактическую величину выходной переменной управляемого объекта, которую вместе с командной величиной входной переменной управляемого объекта используют для формирования управляющего сигнала, который подают на вход исполнительного механизма за счет использования отрицательной обратной связи по выходной переменной управляемого объекта, отличающийся тем, что автоматически управляют в адаптивном диапазоне коэффициентом k=ε2/ε1 регулирования за счет тождественности исследуемой погрешности ε1 нормируемому эквиваленту ε2 желаемой погрешности, которую адаптируют по диапазону при сравнении в каждый момент времени произведения величин входной Е и выходной U переменных с нормированным эквивалентом их максимальных величин, соответствующим степенному полиному средней арифметической величины командной входной и выходной переменных управляемого объекта.1. The method of automatic control of systems, in which the output variable of the actuator is fed to the input of the managed object, measure the actual value of the output variable of the managed object, which, together with the command value of the input variable of the managed object, is used to generate a control signal, which is fed to the input of the actuator due to the use of negative feedback on the output variable of the managed object, characterized in that it is automatically controlled adaptive range coefficient k = ε 2 / ε 1 regulation due identity investigated error ε 1 normability equivalent ε 2 the desired error, which is adapted in range when compared at each time the product of the input E and output U variables normalized equivalent to their maximum values, corresponding to a power polynomial of the arithmetic mean of the command input and output variables of the managed object. 2. Система автоматического управления, содержащая контроллер, последовательно соединенный через исполнительный механизм с управляемым объектом, отличающаяся тем, что исполнительным механизмом служит цифро-аналоговый преобразователь и дополнительно введен аналого-цифровой преобразователь, включенный между выходом управляемого объекта и информационным входом контроллера, который состоит из задатчика командной величины, последовательно соединенных с ним по управляющему входу и информационному входу контроллера блоков задания исследуемой погрешности ε1 и программно-управляемого коэффициента регулирования k, информационный выход которого служит выходом контроллера.2. An automatic control system comprising a controller connected in series through an actuator to a controlled object, characterized in that the actuator is a digital-to-analog converter, and an analog-to-digital converter is additionally introduced, connected between the output of the controlled object and the controller information input, which consists of a command quantity setter connected in series with it via a control input and an information input of a controller of job blocks error ε 1 and a program-controlled regulation coefficient k, the information output of which serves as the controller output. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок программно-управляемого коэффициента регулирования контроллера состоит из сумматоров, выходы которых соответственно соединены через первый и второй делители с блоком возведения в степень и третьим делителем, связанным по второму входу с выходом блока возведения в степень, а по выходу - с информационным выходом блока программного управления коэффициента регулирования, управляющий вход которого объединен с одноименными входами второго делителя и сумматоров, информационные входы последних служат одноименным входом блока программно-управляемого коэффициента регулирования.3. The system according to claim 2, characterized in that the program-controlled coefficient of control of the controller consists of adders, the outputs of which are respectively connected through the first and second dividers to the exponentiation unit and the third divider, connected at the second input to the output of the erection block to degree, and the output - with the information output of the program unit of the control coefficient of regulation, the control input of which is combined with the same inputs of the second divider and adders, information inputs of the latter cases atm eponymous input of the program-controlled regulatory factor. 4. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок задания исследуемой погрешности включает последовательное соединение алгебраического сумматора и делителя, управляющий вход которого объединен с соответствующими входами сумматора и блока задания исследуемой погрешности, информационным входом которого служит соответствующий вход сумматора, а выходом - выход делителя.4. The system according to claim 2, characterized in that the unit for specifying the investigated error includes a serial connection of the algebraic adder and divider, the control input of which is combined with the corresponding inputs of the adder and the unit for specifying the investigated error, the information input of which is the corresponding input of the adder, and the output is the output divider.
RU2016120370A 2016-05-25 2016-05-25 Automatic control method and system RU2624136C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120370A RU2624136C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Automatic control method and system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120370A RU2624136C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Automatic control method and system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2624136C1 true RU2624136C1 (en) 2017-06-30

Family

ID=59312518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120370A RU2624136C1 (en) 2016-05-25 2016-05-25 Automatic control method and system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624136C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153697C2 (en) * 1997-04-24 2000-07-27 Решат Ибраимович Фурунжиев Method and regulator for controlling systems
RU80254U1 (en) * 2008-06-24 2009-01-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Балт-Систем" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF NEXT ELECTRIC DRIVES OF EQUIPMENT WITH CNC
US8219260B2 (en) * 2007-03-22 2012-07-10 Casio Computer Co., Ltd. Temperature control apparatus, processing apparatus, and temperature control method
RU2571570C1 (en) * 2014-06-03 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Automatic control system and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153697C2 (en) * 1997-04-24 2000-07-27 Решат Ибраимович Фурунжиев Method and regulator for controlling systems
US8219260B2 (en) * 2007-03-22 2012-07-10 Casio Computer Co., Ltd. Temperature control apparatus, processing apparatus, and temperature control method
RU80254U1 (en) * 2008-06-24 2009-01-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Балт-Систем" AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF NEXT ELECTRIC DRIVES OF EQUIPMENT WITH CNC
RU2571570C1 (en) * 2014-06-03 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Automatic control system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3227903B1 (en) Adaptive periodic waveform power generation control system and method thereof
DE102016012756B4 (en) A servo control system having a function for automatically setting a learning control unit
US3798426A (en) Pattern evaluation method and apparatus for adaptive control
JP2018181331A5 (en) Extreme value search control system, method and extreme value search controller with constraint handling
CN106461780B (en) The method and apparatus of the range measurement of compensation
JP6920013B2 (en) Machine-specific combined stochastic controls, related control systems, computer program products and methods for gas turbines that optimize power output-emission parameters with scaling factors
RU2624136C1 (en) Automatic control method and system
JP5585381B2 (en) Auto tuning device and auto tuning method
CN103036395A (en) Optimizing isolated power supply loop gains for opto-coupler current transfer ratio variations
JP2015165198A (en) Method and device for estimating state of charge of storage battery
Ott et al. Modelling and measuring complex impedances of power electronic converters for stability assessment of low-voltage DC-grids
CN103488233B (en) Method, system for adjusting digital potentiometers based on coherent signal and circuit
RU2571570C1 (en) Automatic control system and method
Kurien et al. Overview of different approaches of pid controller tuning
CN105115535A (en) Simulation apparatus of capacitance sensor
CN104699154B (en) Adjustable power supply and average-current system with same
RU2510956C2 (en) Method for adaptive pid law-based control and system for realising said method
JP7069702B2 (en) Control system, control method, control program
CN204924274U (en) Capacitive sensor's analogue means
Doğruer et al. PID controller design for a fractional order system using bode’s ideal transfer function
RU2584925C1 (en) Feedback system
RU2465717C1 (en) Automatic voltage controller of synchronous generator
Ugodziński et al. Analog PID controller with the digitally controlled parameters
CN108549428B (en) Drying temperature control algorithm
Aristizábal et al. PID-fuzzy of DC motors using Raspberry PI

Legal Events

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

Effective date: 20180526