SU940131A1 - Адаптивна система управлени - Google Patents

Description

(5) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и управлению и может быть использовано в самонастраивающихс  системах управлени  технологическими процессами.

Известна беспоискова  самонастраивающа с  система, использующа  элементы в контуре самойастройки, которые содержат регул тор с подстраиваемым коэффициентом передачи, модель , устройство сравнени , блок пам ти или дифференцирующие устройства , сумматоры 1.

Недостаток указанной системы - ее малые точность и устойчивость.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  адаптивна  система управлени , содержаща  последовательно соединенные формирователь функции чувствительности , генератор сигнала подстройки , регул тор, масштабирующий блок, цифроаналоговый преобразователь , объект управлени  и аналогоцифровой преобразователь, второй вход регул тора соединен с первым входом блока переменных коэффициентов и вторым входом формировател  функции чувствительности, а третьи входы - с соответствующими входами блока переменных коэ(1к|)ициентов, вторые входы которого соединены с выходом формировател  функции чувствительности , а третьи входы - с соответствующими выходами регул тораf2l.

Недостаток известной системы - малые точность и устойчивость работы.

Цель изобретени  - повышение точности , устойчивости и надежности системы за счет использовани  дискретного способа сбора и обработки информации , легко реализуемого на стандартных цифровых элементах.

Claims (3)

1. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит последовательно соединенные блок пам ти и i блок подстройки коэффициентов, выход 3 которого соединен с четвертыми вход ми блока переменных коэффициентов и вторым входом генератора сигнала подстройки, вторые входы блока пере менных коэффициентов соединены с со ответствующими выходами регул тора , третий вход - с вторым входом регул тора, а четвертый вход - с третьим входом генератора сигнала подстройки, вход блока пам ти соеди нен с выходом аналого-цифрового пре образовател , а выходы - с соответствукхцими п тыми входами блока переменных коэффициентов. Система содержит блок коррекции функции чувствительности, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым входом и выхо дом масштабирующего блока, а выход с третьим входом формировател  функ ции чувствительности. Система содержит блок коррекции коэффициентов усилени , вход которого соединен с выходом формировател  функции чувствительности, а выход - с п тым входом блока подстройки коэффициентов. На чертеже показана структурна  схема адаптивной системы управлени  она может состо ть из трех контуров. Основной контур - контур управлени  состоит из объекта 1 управлени , аналого-цифрового преобразовател  2, блока 3 пам ти, состо щего из к последовательно соединенных регистров i сдвига, блока переменного коэффициента, состо щего из блоков 5 с переменным коэффициентом , регул тора 6, масштабирующего блока 7 и цифроаналогового преобразовател  8. Параметрический контур - контур подстройки коэффициентов регул тора состоит из объекта 1 управлени  аналого-цифрового преобразовател  2, блока 3 пам ти, формировател  9 функции чувствительности, генератора 10 сигнала подстройки, блоков с переменным коэффициентом и регул тора Третий контур - контур подстройки коэффициентов параметрического контура состоит из объекта 1 управлени , АЦП 2, блока 3 пам ти, регул тора 6, блока 11 подстройки коэффициентоа (параметрического контура ), блоков 5 с переменными коэффициентами и регул тора 6„ 14 Кроме того, устройство содержит блок 12 коррекции функции чувствительности и блок 13 коррекции коэффициентов усилени  (параметрического контура). Сигнал с выхода объекта 1 управлени  через аналого-цифровой преобразователь 2 и блок 3 пам ти, состо щий из к последовательно соединенных регистров 4 сдвига, поступает на первые входы блоков 5 с переменным коэффициентом, а также на соответствующие входы формировател  |9 функции чувствительности и блока 1 1 подстройки коэффициентов (параметрического контура). Вторыми входами функции формировател  9 чувстви- ельности служат установки желаемых динамических параметров объекта и вектор задани  движени  системы . Выход формировател  9 соединен с входом генератора 10, формирующего параметр сигнальной настройки ГГп, и с вторыми-входами однотипных блоков 5 с переменным коэффициентом, выходы которых св заны с соответствующими входами регул тора 6. Выход регул тора 6 через масштабирующий блок 7 и цифроаналоговый преобразователь 8 соединен с входом объекта 1 управлени . Одним из основных блоков, обеспечивающим устойчивую работу системы в целом,  вл етс  блок 11 подстройки коэффициентов усилени  параметрического контура, входами которого служат все величины, коэффициенты при которых настраиваютс , а выход соединен с третьими входами блоков 5 с переменными коэффициентами. Дополнительным блоком, обеспечивающим устойчивую работу системы адаптивного управлени  в случае наличи  ограничени  на величину управл ющего воздействи ,  вл етс  блок 12 коррекции функции чувствительности, вход которого подключен к выходу масштабирующего блока 7 регул тора 6, а выход - к дополнительному входу формировател  9 функции чувствительности . Дополнительным блоком, обеспечивающим улучшение динамических свойств системы,  вл етс  блок 13 коррекции коэффициента передачи параметрического контура, вход которого подключен к выходу формировател  9 функции чувствительности, а выход - к дополкоэффициентов передачи параметрического контура. Предлагаема  система работает по изложенному ниже алгоритму, блоки 5,6,9-13 легко реализуем на стандартных типовых элементах вычислительной техники, в частности на управл ющей вычислительной машине. Устройство работает следующим об разом. Согласно выбранному принципу ада тации дл  объекта, описываемого раз ностным уравнением. .хспчз.., где а и Ь- - неизвестные параметры объекта; сигнальное возмущение представл емое в виде g Ft C d-tnlM-Cn iг V где некотора  система линейно независимых функций. Управл ющее воздействие, .формируемо оегул тором 6, выбираетс  в виде ад4(р ,-х п-1 ср игп-зз : .4.Cn3 . I такое, чтобы желаемое движение системы , которое задаетс  уравнением ., где Л{ - параметры модели системы х- обобщенное задающее воздействие- . «УГНЗ - задающее воздействие. Т.е адаптивна  система должна обес чить выполнение услови  . Мерой выполнени  этого услови  служит функци  нев зки ( $Н Г1 у. xCti-iJW n -xCn3, ции чувствительности о При . Дл  определени  искомых значений коэффициентов, реализуемых блоками 5 с переменными коэффициентами, используетс  градиентный метод самонастройки , минимизирующий функционал , согласно которому d.Cn d n-l3+f n}6 n.xCnH i tl-l WбС U fn-j - С d,,tn..yrn..cf,Cn3. Величина шага настройки параметрического контура п, формируема  блоком 11 выбираетс  из ус ови  устойчивости системы, согласно второму методу Л пунова. Если выбрать функцию Л пунова в виде , где Q - эа1«лидова норма параметрических рассогласований, Q |IV«i-cC, ; /. п г т/ Tt ч . |;x4n.i au2cn-jhv4n.&4Un -S Следовательно , блок 11 должен реализовать функцию П л б о C. jtO1 1 Генератор 10 реализует функцию сигнальной подстройки в виде .n.4.Cn. 1 1 При наличии ограничений на управл ющее воздействие видаЦ „ и п и(, блок 12 коррекции функции чуветвительности осуществл ет коррекциюСэГп „а величину . определ емую выражением (}JpCn -Ucplnl)|bo, где ОрМ расчитанное значение упра лени  , . ,,l%dx .„ ,, При этом приращение параметров определ етс  величиной скорректирова ной нев зки Oh п + система сохран ет устойчивость в целом Дл  доказательства рассмотрим снова k jUCnll.c K.-a.-ci.)(V. i 1j::- 4 -f/ PlS-M- 3 ,-tb) /iVrn r 1iS nluQ n }+jaQtn | ra( .G n}-ZW).jr4n -6 n -l2tti | .() , ,Utn-Jl, , lGlCn lC) ПРИ iainUW)) и тогда , если осуществить коррекцию ii п в соответствии с приведенным выражением, В предлагаемом способе определени  величины шага выполн етс  ус ловие Qt lJ-Z-frl O. При коррелирован ности If n-ffj и 2 Cfi3 целесообразно учитывать посто нство направлени  вращени  вектора Ifn и доворачивать вектор параметрических рассогласований при-посто нстве знака на некотором интервале. Это осуществл ет блок 13 коррекции при наличии которого блок 11 реализует функ цию --itSrа блок 13 осуществл ет расчет в соответствии с выражением m-i 1 Таким образом, предлагаема  адаптивна  система не содержит блоков, выполн ющих какие-либо сложные математические операции кроме арифметических , и легко может быть реализована на элементах цифровой техники , что выгодно отличает ее от известной. Использование единой элементной базы, построенной на дискретных элементах вычислительной техники , значительно повышает помехоустойчивость и надежность адаптивного регул тора, а использование алгоритма с переменным шагом настройки параметрического контура в 2-3 раза улучшает динамические характеристики системы - точность, врем  адаптации . Формула изобретени  1.Адаптивна  система управлени , содержаща  последовательно соединенные формирователь функции чувствительности , генератор сигнала подстройки , регул тор, масштабирующий блок, цифроаналоговый преобразователь , объект управлени  и аналогоцифровой преобразователь, второй вход регул тора соединен с первым входом блока переменных коэффициентов и вторым входом формировател  функции чувствительности, а третьи входы с соответствующими входами блока переменных коэффициентов, вторые входы которого соединены с выходом формировател  функции чувствительности, а третьи входы - с соответствующими выходами регул тора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности системы, она содержит последовательно соединенные блок пам ти и блок подстройки коэффициентов, выход которого соединен с вторым входом генератора сигнала подстройки и четвертыми входами блока переменных коэффициентов, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами регул тора, третий вход с вторым входом регул тора, а четвертый вход - с третьим входом генератора сигнала подстройки, вход блока пам ти соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател , а выходы - с соответствующими п тыми входами блока переменных коэффициентов . 2.Система по п. 1, отличающа с  тем, что, с целью повышени  устойчивости системы при
2. ограниченном управлении, она содержит блок коррекции функции чувствительности , первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым входом и выходом масштабирующего блока, а выход - с третьим входом формировател  функции чувствительности .
3. 3. Система по пп. 1 и 2, о т личающа с  тем, что, с це лью повышени  точности системы, она содержит блок коррекции коэффициентов усилени , вход которого соединен с выходом формировател  функции чувствительности, а выход - с п тым входом блока подстройки коэффициентов .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 В 13/02, 1977.

   2.Авторское свидетельство СССР P бЗ423t, кл. G 05 В 15/00, 1978 (прототип).,