SU1659980A1 - Adaptive control system with a variable structure - Google Patents
Adaptive control system with a variable structure Download PDFInfo
- Publication number
- SU1659980A1 SU1659980A1 SU884636559A SU4636559A SU1659980A1 SU 1659980 A1 SU1659980 A1 SU 1659980A1 SU 884636559 A SU884636559 A SU 884636559A SU 4636559 A SU4636559 A SU 4636559A SU 1659980 A1 SU1659980 A1 SU 1659980A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- block
- relay elements
- control
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к автоматике и может быть применено при управлении динамическими объектами с одним входом и одним выходом Целью изобретени вл етс расширение области устойчивости и управл емости системы Устройство содержит задатчик 1 входного сигнала, эталонную модель 2, формирующий фильтр 3. измеритель 4 рассогласовани , блок 5 формировани коэффициентов усилени , блоки 6-10 релейных элементов, блоки 11 « 14 умножителей масштабирующие усилители 15-18 с переменным коэффициентом сумматор 19 и объект 20 управлени с соответствующими св з ми 1 илThe invention relates to automation and can be applied in controlling dynamic objects with one input and one output. The aim of the invention is to expand the stability and controllability of the system. The device contains an input signal generator 1, a reference model 2, forming a filter 3. error meter 4, block 5 generating gains, blocks of 6-10 relay elements, blocks 11 "14 multipliers, scaling amplifiers 15-18 with a variable coefficient adder 19 and control object 20 with corresponding and bonds yl 1
Description
f - вектор, получаемый из решени уравнени f is the vector obtained from solving the equation
f Ff+Gu,f Ff + Gu,
гдеWhere
-|Чг -(V-j.-.-Po О ... О- | Chg - (V-j.-.- Po Oh ... Oh
о о ... юoh oh ... u
е e
--Введ дл ЭВМ (12) переменные в виде (9), получим ее передаточную функцию «, -ZM(p)(р);- Computer input (12) variables in the form (9), we obtain its transfer function “, -ZM (p) (p);
т Ai t ai
мm
Ui(.1)fb(pHoiMrn.2pn-..,vo(MoUi (.1) fb (pHoiMrn.2pn - .., vo (Mo
Таким образом, форма (12) ЭМ позвол ет задавать любую желаемую передаточную функцию, у которой пор док полинома чис- 25 лител на единицу меньше пор дка полинома знаменател и все корни полинома числител лежат слева от мнимой оси на комплексной плоскости. Последнее условие св зано с необходимостью обеспечени ус- 30 тойчивости модели, так как полином /3(р), используемый при ее формировании, совпадает с точностью до посто нного множител с числителем ЭМ.Thus, the EM form (12) allows one to set any desired transfer function, where the order of the polynomial of the numerator is one less than the order of the polynomial of the denominator and all the roots of the polynomial of the numerator lie to the left of the imaginary axis on the complex plane. The latter condition is associated with the need to ensure the stability of the model, since the polynomial / 3 (p) used in its formation coincides with the accuracy of a constant multiplier with the numerator EM.
Дл получени уравнени движени от- 35 носительно ошибки вычтем из уравнени (12) уравнение (11) и после преобразований получимTo obtain the equation of motion for the error, we subtract from the equation (12) the equation (11) and, after transformations, we obtain
Ј Аме + (Ам -А)х + Вмиз-Df - Ви, (14)Ј Ame + (Am-A) x + Vmiz-Df - Wi, (14)
(А„+&()е+()х +(A „+ & () e + () x +
(-D+BtjiJ)f «|:se;(cTAM;+(-D + BtjiJ) f «|: se; (cTAM; +
npVe;b.(CTAM:-CrA;+kpVx.npVe; b. (CTAM: -CrA; + kpVx.
+|151;(-СтС;чКрф±; + 5и3(); где , АМ|, О, - столбцы матриц А, Ам, D, ei, XL fi - элементы векторов е, х, f соответственно .+ | 151; (- StS; hKrf ±; + 5i3 (); where, AM | O, are the columns of the matrices A, Am, D, ei, XL fi are the elements of the vectors e, x, f, respectively.
Условие устойчивости скольз щего режима SS 0 будет выполн тьс , если коэффициенты закона управлени (17) выбрать из условий:The condition of stability of the sliding mode SS 0 will be satisfied if the coefficients of the control law (17) are chosen from the conditions:
i Kpode -cTA,; , kpye; -CTA ;;i Kpode -cTA ,; , kpye; -CTA ;;
Kp6iy; -CT(AM;-A;),Kp6iy; -CT (AM; -A;),
КРУх; -ст(Ам;-А;ЬKRUh; -st (Am; -A; b
Кроа-, CTD; , ГКр( ;Cro-, CTD; , ГКр (;
(18)(18)
гдеет е1е2...еп} 2м-г:умп-2-уп-2:,.,;умо 40where e1e2 ... en} 2m-d: ump-2-yn-2:,.,; umo 40
-у0. Kpyi; CD;, Кр уи - крм .-y0 Kpyi; CD ;, Kr ui - CRM.
Нетрудно убедитьс , что при выбранной структуре модели ОУ услови (6) выполн ютс It is easy to see that with the chosen structure of the OS model, the conditions (6) are
rankB ( Вм Ам - А .rankB (Wm Am - A.
-гагщь . DJ- 1.45 ы закона управлени (17) можно выбрать-gagsch. DJ- 1.45 s of the governing law (17) can be chosen
Если в уравнении (4) прин тьтак цтобы неравенства (18) выполн лисьIf, in equation (4), to accept inequalities (18)
С 1 Cn-2Cn-3... CoJ.(15)With 1 Cn-2Cn-3 ... CoJ. (15)
то после преобразований уравнени движени в скольз щем режиме (7) принимают видthen, after transformations, the equations of motion in the sliding mode (7) take the form
В процессе функционировани ОУ измен ; ютс коэффициенты матриц А, В, D. Однако границы их изменени известны и параметдл всех режимов работы. В этом случае замкнута система управлени (11), (17) в скольз щем режиме будет адаптивной, т.е.In the process of functioning of the OS change; The coefficients of the matrices A, B, D. However, the boundaries of their changes are known and the parameter of all modes of operation. In this case, the closed control system (11), (17) in the sliding mode will be adaptive, i.e.
и -ЧЈе-ЧЈх-ЧЈиз-Ч т-, (17) где элементы векторов % ,трх ,fy и ска20 л ра % определ ютс по формулаand -ЧЈе-ЧЈх-ЧЈиз-Ч т-, (17) where the elements of the vectors%, three, fy, and sc 20 l pa% are determined by the formula
мm
sepQ, ,sepQ,,
VxiVxi
ОСУ; при , при ,OSU; with
25Гсх:1 при ,fotu при ,25Gx: 1 at, fotu at,
при sfjtO, при , with sfjtO, with,
i 1,2,3n; j 1,2, 3,...,(п-1).i 1,2,3n; j 1,2, 3, ..., (n-1).
Найдем произведение SS с учетом урав- нений (4). (14) и (17):Let us find the product SS taking into account equations (4). (14) and (17):
(А„+&()е+()х +(A „+ & () e + () x +
(-D+BtjiJ)f «|:se;(cTAM;+(-D + BtjiJ) f «|: se; (cTAM; +
npVe;b.(CTAM:-CrA;+kpVx.npVe; b. (CTAM: -CrA; + kpVx.
+|151;(-СтС;чКрф±; + 5и3(); где , АМ|, О, - столбцы матриц А, Ам, D, ei, XL fi - элементы векторов е, х, f соответственно .+ | 151; (- StS; hKrf ±; + 5i3 (); where, AM | O, are the columns of the matrices A, Am, D, ei, XL fi are the elements of the vectors e, x, f, respectively.
Условие устойчивости скольз щего режима SS 0 будет выполн тьс , если коэффициенты закона управлени (17) выбрать из условий:The condition of stability of the sliding mode SS 0 will be satisfied if the coefficients of the control law (17) are chosen from the conditions:
i Kpode -cTA,; , kpye; -CTA ;;i Kpode -cTA ,; , kpye; -CTA ;;
Kp6iy; -CT(AM;-A;),Kp6iy; -CT (AM; -A;),
КРУх; -ст(Ам;-А;Ь.KRUh; -st (Am; -A; b.
Кроа-, CTD; , ГКр( ;Cro-, CTD; , ГКр (;
(18)(18)
ы закона управлени (17) можно выбрать The control laws (17) can be selected.
В процессе функционировани ОУ измен ; ютс коэффициенты матриц А, В, D. Однако границы их изменени известны и параметдл всех режимов работы. В этом случае замкнута система управлени (11), (17) в скольз щем режиме будет адаптивной, т.е.In the process of functioning of the OS cheating; The coefficients of the matrices A, B, D. However, the boundaries of their changes are known and the parameter of all modes of operation. In this case, the closed control system (11), (17) in the sliding mode will be adaptive, i.e.
инвариантной к изменению характеристик ОУ и задающего воздействи invariant to change the characteristics of the OS and set the effect
Необходимо также оценить характер изменени вектора в уравнении (13) при управлении (17), так как при f со управление (17) физически нереализуемо.. Дл этого используем эквивалентное управление Уэкв, определ емое из уравнени S 0. С учетом формул (4), (14) и (15) запишем S Ст(Аме + Амх - Ах + Вниз - Df - Виэкв 0. Определив из этого уравнени It is also necessary to evaluate the nature of the change in the vector in equation (13) with control (17), since with f co control (17) is physically unrealizable. To do this, we use the equivalent control Ueq determined from equation S 0. Taking into account formulas (4) , (14) and (15) we write S St (Ame + Amkh - Ah + Down - Df - Wieq 0. Determining from this equation
иЭкв (СтВ)-1Ст От-Аие + (Ам-А)х + Вмиз и подставив его в уравнение (13), получимiEq (StW) -1St Ot-Aie + (Am-A) x + Vmiz and substituting it into equation (13), we get
f F - С(СТВГСТ0 1 + G(CTB) + +(АМ - А)х + Вмизf F - C (STVGST0 1 + G (CTB) + + (AM - A) x + Vmiz
или после преобразований с учетом формул (11). (13) и (15)or after transformations taking into account formulas (11). (13) and (15)
f Rf + i (AM - A)x + Вмиз,f Rf + i (AM - A) x + Vmiz,
гдеWhere
RR
-p..-p ..
finfin
оabout
Так как в соответствии с (16) е 0, ЭМ (12) выбираетс устойчивый и значение из ограничено по величине тс и значени компонент вектора также ограничены. В этом случае значени компонент вектора f ограничены только тогда, когда матрица R - гурвицева. Это значит, что корни числител передаточной функции (8) ОУ должны располагатьс слева от мнимой оси на комплексной плоскости,Since, in accordance with (16) e 0, the EM (12) is chosen to be stable and the value of is limited by the value of TC and the values of the vector components are also limited. In this case, the values of the components of the vector f are bounded only when the matrix R is Hurwitz. This means that the roots of the numerator of the transfer function (8) of the OS must be located to the left of the imaginary axis on the complex plane,
Адаптивна система управлени работает следующим образом.Adaptive control system works as follows.
Задающее воздействие из с выхода за- датчика 1 поступает на вход эталонной модели 2, выход которой ;м св зан с первым входом измерител 4 рассогласовани . На второй вход измерител 4 рассогласовани поступает сигнал х с выхода объекта 20 управлени . На выходе измерител А формируетс сигнал рассогласовани е. который поступает на первый блока 17, вход блока 8 и блока 5,The driver action from the output of the sensor 1 is fed to the input of the reference model 2, the output of which is connected with the first input of the error meter 4. The second input of the error meter 4 receives the signal x from the output of the control object 20. At the output of the meter A, a mismatch signal e is generated. This signal goes to the first block 17, the input of block 8 and block 5,
Усилитель 17 формирует сигнал управлени Ui (fa е путем изменени коэффициента передачи канала управлени пс величине и знаку согласно следующему законуThe amplifier 17 generates a control signal Ui (fa e by changing the transmission coefficient of the control channel ps value and sign according to the following law
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
Знаки сигнала рассогласовани е и сигнала переключени S определ ютс с помощью блоков 8 и 9. Сравнение знаков (т.е. определение знака логического произведени Se)сигнала рассогласовани е и сигнала переключени S осуществл етс в множителе 13, выходной сигнал которого управл ет работой усилител 17.The signs of the error signal and the switching signal S are determined using blocks 8 and 9. The comparison of the signs (i.e., determination of the sign of the logical product Se) of the error signal and the switching signal S is performed in multiplier 13, the output of which controls the operation of the amplifier 17
Задающее воздействие из с выхода за- датчика 1 поступает также на первый вход усилител 15 и вход блока 6. Усилитель 15 формирует сигнал управлени из Vu3 из по следующему законуThe driving force from the output of the sensor 1 is also fed to the first input of amplifier 15 and the input of unit 6. Amplifier 15 forms a control signal from Vu3 from according to the following law
при SU,, О ,, 43 (JU,, при 6Us 0, at SU ,, О ,, 43 (JU ,, at 6Us 0,
где из - задающее воздействие задатчика 1;where from - specifies the impact setting unit 1;
S - сигнал переключени ;S is the switching signal;
а из , у из - переменные коэффициенты усилител 15.and from, from from - variable coefficients of the amplifier 15.
Знак из определ етс с помощью блока 6. Сравнение знаков задающего воздействи из .ч сигнала переключени S осуществл етс в множителе 11, выходной сигнал которого управл ет работой усилител 15.The sign of is determined by block 6. A comparison of the signs of the driving signal from the switch signal S by H is made in multiplier 11, the output of which controls the operation of the amplifier 15.
Выходной сигнал х поступает также на первый вход усилител 16 и вход блока 7. Усилитель 16 формирует сигнал управлени их по следующему законуThe output signal x is also fed to the first input of the amplifier 16 and the input of the block 7. The amplifier 16 generates a control signal according to the following law
Г К.Х при ,G K.H when
f i) - f i) -
}f x ПРИ 5Х °; где х - выходной сигнал объекта 20 управлени ; } f x AT 5X; where x is the output of control object 20;
S - сигнал переключени ;S is the switching signal;
ах,ух - переменные коэффициенты усилител 16.ah, uh - variable factors of the amplifier 16.
Знак выходйого сигнала х определ етс с помощью блока 7 Сравнение знаков выходного сигнала х и сигнала переключени S осуществл етс в множителе 12, выходной сигнал которого управл ет работой усилител 16.The sign of the output signal x is determined using block 7 Comparison of the signs of the output signal x and the switch signal S is carried out in multiplier 12, the output of which controls the operation of the amplifier 16.
И, наконец, сигнал управлени и с выхода сумматора 19, пройд через формирующий фильтр 3, имеющий передаточную функцию дл объекта второго пор дкаFinally, the control signal from the output of the adder 19 passes through the shaping filter 3, which has a transfer function for the second order object
5050
Мф (р )Mf (r)
1one
Р + P +
%%
ae при Se и Оae with Se and O
у е при Se 0 , где е-сигнал рассогласовани измерител 4;y e at Se 0, where e-error signal is meter 4;
S - сигнал переключени ;S is the switching signal;
uQ иуе - переменные коэффициенты усилител 17, формирующего сигнал управлени .uQ and are the variable coefficients of the amplifier 17, which forms the control signal.
поступает на первый вход усилител 18 и вход блока 10. Усилитель 18 формирует сигнал управлени uf V по следующему закону,arrives at the first input of the amplifier 18 and the input of the unit 10. The amplifier 18 generates a control signal uf V according to the following law,
при приat
еЈ Ј0eЈ Ј0
si соsi co
где f - выходной сигнал формирующего фильтра 3;where f is the output signal of the forming filter 3;
S - сигнал переключени ; af,yf - переменные коэффициенты усилител 18.S is the switching signal; af, yf - variable factors of the amplifier 18.
Знак выходного сигнала формирующего фильтра 3 определ етс с помощью блока 10. Сравнение знаков выходного сигнала и сигнала переключени S осуществл етс в множителе 14, выходной сигнал которого управл ет работой усилител 18.The sign of the output signal of the shaping filter 3 is determined by block 10. The comparison of the signs of the output signal and the switch signal S is carried out in a multiplier 14, the output of which controls the operation of the amplifier 18.
Использование неминимальной формы математической модели объекта управлени позвол ет выполнить услови (1). Если в уравнении плоскости скольжени прин ть Ст 100 ...0 то уравнени движени в скольз щем режиме с учетом неминимальной формы примут вид:The use of the non-minimal form of the mathematical model of the control object allows one to fulfill the conditions (1). If in the slip plane equation St 100 is taken ... 0, then the equations of motion in the sliding mode taking into account the non-minimal form will take the form:
1Гл ei 1Gl ei
еа -pVa -рп-з ... -fio 62ea -pVa -rp-z ... -fio 62
ез10 ... О езez10 ... oz
. enj L 00 ... 1 0 еп. enj L 00 ... 1 0 en
т.е. движение в скольз щем режиме относительно ошибки устойчиво и не зависит ни от параметров математической модели обьек- та управлени , ни от задающего воздействи , а целиком определ етс выбором полинома /J(p) в неминимальной форме.those. The motion in the sliding mode with respect to the error is stable and does not depend on the parameters of the mathematical model of the control object, nor on the specifying influence, but is entirely determined by the choice of the polynomial / J (p) in a non-minimal form.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884636559A SU1659980A1 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Adaptive control system with a variable structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884636559A SU1659980A1 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Adaptive control system with a variable structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1659980A1 true SU1659980A1 (en) | 1991-06-30 |
Family
ID=21422389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884636559A SU1659980A1 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Adaptive control system with a variable structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1659980A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509328C2 (en) * | 2010-10-18 | 2014-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method for automatic control in loose system and servo system for realising said method |
CN103760767A (en) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 哈尔滨工程大学 | Sliding plane combination control method suitable for discrete system |
RU2541848C1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-02-20 | Евгений Александрович Сухарев | Adaptive control system |
-
1988
- 1988-11-17 SU SU884636559A patent/SU1659980A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Синтез системы управлени переменной структуры, отслеживающей эталонную модель. Экспресс-информаци ВИНИТИ. - Система автоматического управлени 1979, №29, с. 17-22. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509328C2 (en) * | 2010-10-18 | 2014-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Method for automatic control in loose system and servo system for realising said method |
RU2541848C1 (en) * | 2013-12-03 | 2015-02-20 | Евгений Александрович Сухарев | Adaptive control system |
CN103760767A (en) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 哈尔滨工程大学 | Sliding plane combination control method suitable for discrete system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0123897B1 (en) | Parameter identifier | |
US5172312A (en) | Control system and method for determining control parameters of plants | |
JPH0298701A (en) | Controller | |
JPH0512721B2 (en) | ||
AU613401B2 (en) | Advanced pid controller | |
SU1659980A1 (en) | Adaptive control system with a variable structure | |
JP2567158B2 (en) | Control device | |
JPH03152601A (en) | Self-tuning controller | |
Hryniuk et al. | Approximation PID-controllers through deadbeat controller and its tuning | |
KR20010022866A (en) | Method and apparatus for phase compensation in a vehicle control system | |
RU2031434C1 (en) | System of adaptive control of non-stationary non-linear objects | |
JP3972155B2 (en) | Motor control device | |
Reviczky et al. | An iterative redesign technique of reference models: How to reach the maximal bandwidth? | |
JP2809849B2 (en) | 2-DOF adjustment device | |
RU2812154C1 (en) | Device for compensation of delay of control signals of remotely piloted objects | |
RU2027212C1 (en) | Adaptive non-linear control system | |
KR100393326B1 (en) | Method controlling accuracy speed for actuator system | |
JP2677742B2 (en) | Automatic control device | |
JPS62118035A (en) | Speed controller for underwater cruising body | |
SU207271A1 (en) | SELF-SETTING AUTOMATIC CONTROL SYSTEM | |
JP3200956B2 (en) | Motor control device | |
RU1798763C (en) | Servo system | |
JP3137449B2 (en) | Adjustment device | |
SU813356A1 (en) | Adaptive regulating system | |
JPH07311601A (en) | Two-degree-of-freedom pid adjusting device |