SU1606963A2

SU1606963A2 - Самонастраивающа с система

Info

Publication number: SU1606963A2
Application number: SU884493028A
Authority: SU
Inventors: Николай Григорьевич Бутырин; Олег Павлович Кан; Александр Николаевич Щербина
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Изобретение относитс к системам автоматического управлени , в частности к самонастраивающимс системам управлени с эталонной моделью. Целью изобретени вл етс повышение быстродействи процессов самонастройки. Самонастраивающа с система содержит объект управлени 1, эталонную модель 2, вычитатель 3, сумматор 4, блок 5 выработки сигналов настройки 5, цепи настройки 6, состо щие из блока 7 дифференцировани , блока 8 регулируемого коэффициента усилени , усилител посто нного тока 9 аналогового интегратора, элемента дополнительной обратной св зи 10, соответственно первого, второго и третьего ключей 11 - 13, функционального преобразовател 14, блока 15 линейного оператора, блока 16 определени модул , фильтра низкой частоты 17, порогового устройства 18, а также дополнительный сумматор 19, четвертый ключ 20, умножитель 21, фильтр высокой частоты 22, генератор белого шума 23 и элемент ИЛИ 24. 1 ил.

Description

Изобретение относится к автоматическому управлению, в.частности к самонастраивающимся системам управления с эталонными моделямиj и является дополнительным к авт„св928302. :

Б условиях работы с ограниченным спектром входного сигнала устройство·имеет низкую скорость настройки параметров. Это делает актуальным поиск путей ее повышения.

Цель изобретения повышение быстродействия .На чертеже представлена функциональная схема самонастраивающейся системы, где g - задающее воздействие; х и х^~ выходные сигналы объекта управления и эталонной модели.

Система содержит объект .1 управления, эталонную модель 2, вычитатель 3, сумматор 4, блок 5 выработки сигналов настройки, цепи 6 настройки, состоящие из блока 7 дифференцирования, блока 8 регулируемого коэффициента усиления, усилителя 9 постоянного тока аналогового интегратора, элемента 10.дополнительной обратной связи, первого 11, второго 12.Ή третьего 13 ключей, функционального преобразователя 14, блока 15 линейного оператора, блока 16 определения модуля, фильтра 17 низкой частоты,, порогового устройства 18, а также дополнительный сумматор 19, дополнительный ключ 20, умножитель 21, фильтр 22 высокой частоты, генератор 23 белого шума и элемент ЙЛИ 24.

Самонастраивающаяся система работает следующим образом.

Ла -вход системы поступает задающее воздействие g, которое отрабатывается как объектом 1 управления, так и эталонной моделью 2. В том случае, если параметры объекта отличаются от параметров эталонной модели, на выходе вычитателя 3 рассогласован:.':.'· появится сигнал рассогласования С, который поступает на вход блока 5.

Блок 5 выработки сигналов настройки, используя также информацию о , состоянии объекта, вычисляет направление л скорость перестройки коэффициентоз обратных связей по выходной координате и ее производным, требуемые для обеспечения сходимости и устойчивости процессов самонастройки, и подает сигналы настройки через ключи 13 на входы интеграторов, реализованных на усилителях 9 постоянного тока.

Алгоритм работы блока настройки, реализованного в форме управляемых коэффициентов обратных связей по каждой компоненте вектора состояния' объекта, следующий:

det! _ · , . .·· dt~· .^d; ·^&,χο? ’ ¹ Ь2,...,п;

£= f₍Pln⁺ S2^p2h ⁺ ’·· ⁺£пРип > где xoj - компоненты вектора состояния объекта.

Для структуры, приведенной в фиг. 1, х ₀; = d^r>tx₀/dt , d ; - коэффициенты, определяющие скорость процесса настройки; р ; - коэффициенты, определяемые из условия устойчивости и качества процессов настройки; (X.J - настраиваемые параметры (коэффициенты .обратной связи).

В том случае', если в. спектральном составе сигнала рассогласования S существуют составляющие достаточного уровня, чтобы блок смог индентифицирсвать по ним текущее значение соответствующего параметра объекта и выработать сигнал настройки для компенсации изменения этого параметра, а с другой стороны, такого уровня, что с точки зрения качества работы объекта его следует считать недопустимым, пороговое устройство 18 вырабатывает выходной сигнал, который включает ключ 13, а в интеграторе устанавливает режим интегрирования, что обеспечивает перестройку соответствующего параметра объекта путем перестройки коэффициента передачи блока 8.

Если же уровень этих составляющих сигнала рассогласования меньше допустимого, то ключ 13 разомкнут, а интегратор переведен в режим хранения информации о последнем перед отключением ключа 13 значении коэффициента передачи блока 8.

Именно этот режим характерен для отработки медленно меняющихся или. постоянных по уровню входных управляющих воздействий. В этом режиме система не способна производить идентификацию параметров объекта, поэтому наилучшим вариантом будет стабилизация параметров цепей настройки до момента, когда управляющие_воздей” ствия обеспечат наличие переходной составляющей в выходном сигнале объекта х₀ и модели х_э, что является необходимым условием получения достоверных оценок параметров объекта и сходимости процесса самонастройки.

С целью получения неограниченного времени хранения информации в интеграторе дополнительно введен функциональный преобразователь 14, представляющий собой последовательно . соединенные преобразователь аналог код и код - аналог с инверсной полярностью выходного сигнала.

В режиме интегрирования, когда ключи 12 разомкнуты управляющим воздействием с выхода порогового устройства 18, функциональный преобразователь 14 работает в режиме слежения за напряжением на выходе аналогового интегратора. В момент перевода интег.ратора в режим хранения ключи 11 и 12 замыкаются, а ключ 13 размыкается. При этом аналоговый интегратор переводится в режим фильтра нижних частот первого порядка путем подключения элемента 10 дополнительной обратной связи параллельно конденсатору интегратора. Коэффициент передачи этого фильтра равен единице, что обеспечивается равенством элемента 10 обратной связи и входного резистора аналогового интегратора.

В этом случае аналоговый интегратор и функциональный преобразователь 14 образуют через ключ 11 замкнутую цепь, устойчивость которой обеспечивается порогом нечувствительности функционального преобразователя 14. Напряжение на выходе интегратора поддерживается равным значению его перед переводом в режим хранения, что яв’ляется определяющим фактором для продолжения нормального функционирова.ния системы после последующего перевода интегратора в режим интегрирования.

Б качестве функционального преобразователя 14 наиболее удобно использование аналого-цифрового преобразователя (АЦП) следящего уравновешивания, так как в структуре АЦП этого типа необходимо присутствует цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), причем полярность выходного сигнала ЦАП обратна полярности входного сигнала АЦП.

. Скорость преобразования функционального преобразователя 14 должна выбираться'такого значения, чтобы за время преобразования выходное ' значение напряжения аналогового интегратора не успело измениться на величину большую, чем порог нечувствительности функционального преобразователя

14. Это практически не накладывает ограничений на выбор функционального преобразователя 14, так как постоянные времени интеграторов в цепях перестройки параметров имеют величины, в десятки и сотни раз превышающие наибольшие из постоянных времени объекта управления.

Блок 15 линейного оператора предназначен для выделения той части спектра сигнала рассогласования, которая преимущественно содержит информацию о соответствующем параметре объекта. После выделения модуля на блоке 16 и фильтрации фильтром 17 низкой частоты сигнал поступает на пороговое устройство 18. Выбор параметров блока 15 линейного оператора и .порога срабатывания порогового устройства 18 производится с учетом I конкретных особенностей и параметров объекта управления, сигналов управляющего воздействия и уровня шумов измерительных элементов объекта управления. Нижнее значение порога срабатывания порогового устройства 18 не должно выбираться меньше 2-3кратного значения среднего квадрата шумов в составе сигнала рассогласования с учетом обработки его спектI ра блоком 15 линейного оператора.

Скорость процессов самонастройки в значительной мере зависит от ширины спектра входного сигнала. Это делает целесообразным для ускорения, процессов самонастройки введение дополнительного вспомогательного сиг,нала на входе системы в виде шума с широким спектром гармонических составляющих. В то же время необходимо, ήτοι бы ошибка, возникающая от действия вспомогательного сигнала, ла качества работы системы и лее не влияла на работу енной системы.

не ухудшатем бо— уже Кастро. 1 и разрешение сигнала проВходной

Поэтому формирование .подачи вспомогательного изводится следующим образом.

сигнал подается на фильтр 22 высоких частот, согласованный с полосой пропускания объекта таким образом, что на его выход пропускаются частоты, лежащие в среднечастотной области частотной характеристики объекта, а более низкие частоты подавляются. В этом случае сигнал на выходе фильтра 22 может считаться мерой динамического состояния объекта. При наличии параметрического рассогласования между объектом и эталонной моделью именно в динамике возникают значительные координатные ошибки, что делает допустимым в этом режиме использование вспомогательного сигнала. При этом ошибка от воздействия вспомогательного сигнала не будет определяющей в сравнении с динамическими ошиб•ками в самой системе.Дополнительный вспомогательный сигнал со спектром,задаваемым генератором 23 белого шума и амплитудой, определяемой величиной сигнала на выходе фильтра 22 высоких частот, формируется на выходе умножителя 21. Информация о необходимости самонастройки параметров объекта в логическом виде присутствует на выходах пороговых устройств 18 .соответствующих цепей 5 настройки» Сведенная на элементе ИЛИ 24 эта информация преобразуется на его выходе в сигнал подтверждения необходимости перестройки параметров, а следовательно, и подачи дополнительного вспомогательного сигнала. При уровне логической единицы ключ 20 замыI кается и вспомогательный сигнал поступает на вход настраиваемой системы. Б противном случае ключ 20 разомкнут, что исключает влияние вспомогательного сигнала на работу уже настроенной системы.

Claims

Формула изобретения

Самонастраивающаяся система по ·—J авт.св. № 928302, отличаю15 щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нее дополнительно введены генератор белого шума, умножитель, дополнительный ключ, дополнительный сумматор, фильтр высоких частот и элемент ИЛИ, причем генератор, белого шума подключен к первому входу умножителя, второй вход которого через фильтр высоких частот соединен с первым входом до25 полнительного сумматора, являющимся входом системы, выход умножителя через дополнительный ключ связан с вторым входом дополнительного сумматора, управляющий вход дополнительноед го ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам, пороговых устройств, выход дополнительного сумматора соединен с входом эталонной модели .