Адаптивная система управления

)4 СО 02 Ф: ИЕ ИЗОБРЕТМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН ОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Кутько П.Д, Вариационные методы синтеза систем с цифровыми регуляторами, М.: Советское радио, 1967, с, 421, рис. 50.Авторское свидетельство СССР В 923293, кл. С 05 В 13/02, 1981.Саридис Дж, Самоорганизующиеся стахостатические системы управления. М.: Наука, 1980, с. 176.(54)(57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая дискретный фильтр Калмана, последовательно соединенные блок модели свободного движения объекта управления, квадратор, накапливающий сумматор, блок численного дифференцирования, а также последовательно соединенные делитель и блок исполнительных органов, вьмодом соединенный с входом объекта управления, выход которого подключен к входу блока датчиков углов и акселерометров, отличающаяся тем что, с целью повышения быстродействия и надежности системы, в нее введены блок анализа ситуации, блок синхронизации, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, при этом первый вход блока анализа ситуации соединен е выходом дискретного фильтра Калмана, а второй вход - с первым выходом блока численного дифференцирова.ния, выход блока анализа ситуаций соединен с первыми входами первого,второго, третьего, четвертого и пятого ключей, выход блока датчиковуглов и акселерометров соединен свходом блока синхронизации, первыйвыход которого. соединен с вторымвходом второго ключа, второй, третий, четвертый выходы блока синхронизации соединены с вторыми входамитретьего, четвертого и пятого ключейсоответственво, выход блока датчиков углов и акселерометров соединенс первым входом, а пятый выход блока синхронизации соединен с вторымвходом шестого ключа, выход которогосоединен свходом дискретного фильтра Калмана, второй вход первого ключа соединен с выходом дискретногофильтра Калмана, а выход - с входоммодели свободногодвижения объекта,управления, выход пятого ключа соединен с вторым входом накапливающе"го сумматора, вьасоды второго, треть-,его и четвертого ключей соединеныс входами модели свободного движе,ния объекта управления соответственно, третий вход накапливающего сумматора соединен с выходом третьегоключа, а четвертый вход - с выходомчетвертого ключа, выход второго ключа соединен с первыми .входами седьмого и восьмого ключей, второй выход,блока численного дифференцированиясоединен с вторым входом седьмогоключа, а первый выход этого блокасоединен с вторь 1 м входом восьмогоключа, выход седьмого ключа соединенс первым входом, а выход восьмого .ключа - с вторым входом блока деления11792 б 8 Составитель П, КудрявцеТехред Л.Микеш Корректор В. Бутнг актор Л. Веселовск Закаэ 5 одписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 2/47ВНИИНИ Государстпо делам иэобр113035, Москва, ЖТираж 8 бЗенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д, 4117926 Изобретение относится к автоматике и может быть использовано приуправлении динамическими объектами.Делью изобретения является повышение быстродействия и надежности 5системы,На Фиг, 1 представлена блок-схемаадаптивной системы управления; наФиг, 2 - блок модели свободного движения объекта управления; на фиг.3накапливающий сумматор; на фиг.4блок численного дифференцирования;на Фиг. 5 - дискретный фильтр Калмана; на фиг, 6 - блок синхронизациина Фиг. 7 - блок анализа ситуаций;на Фнг, 8 - блок матричного умноженця А Г," на Фиг, 9 - блок матрично-.га умножения И А; на фиг. 10 - блокматричного сложения; на фиг. 11блок сравнения; на фиг. 12 - регистр 20с регенерацией матричной информации;и;. Фиг. 13 - регистр со сдвигом матричной информации; на фиг, 14 - блокматричного умножения А Х.Блок-схема адаптивной системыуправления содержит дискретный фильтрКалмана 1, блок 2 модели свободногодвижения, квадратор 3, накапливающийсумматор 4, блок 5 численного диффе"ренцировання, делитель 6, блок 7 ис- ЗОполнительных органов, объект 8 управления, блок 9 датчиков углов иакселерометров, блок 10 анализа ситуаций, блок 11 синхронизации и первый - восьмой ключи 12 в . 19, входы - З 5выходы 20 - 32.Блок 2 модели свободного движения(Фиг. 2), содержит ключ 33, логический блок ИЛИ 34, сУмматор 35, блоки36 - 38 матричного умножения 40(Фиг. 14), логический блок ИЛИ 39,кпочи 40 - 43, блок 44 источника постоянного напряжения,Накапливающий сумматор (фиг. 3)содержит блок 45 суммирования с накоплением регистры 46 - 48, ключи49 - 51,Блок 8 численного дифференцирования (Фиг. 4) содержит сумматоры 52и 53, блок 54 умножения на два, инвертор 55, блок 56 умножения на постоянное число, сумматор 57,Дискретный фильтр 1 Калмана.И(р + 1/ р ), блок 60 расчета Х ,блок 61 умножения, линию 62 задержкиблок 63 расчета Р(у + 1/р), блок 64 8 2гасчета Р(1 + 1/Й), блок 65 умножения, регистр 66 с перезаписью информацииДискретный фильтр Калмана в своей расширенной интерпретации реализован в виде известного устройства.Блок 12 синхронизации (фиг. 6) содержит блок 67 постоянного напряжения, ждущие блокинг-генераторы 68-71блок 72 блокировки, диодную цепь 73, ключи 74 и 75, логический элемент ИЛИ 76.Блок 11 анализа ситуаций (фиг. 7) содержит блоки 77 и 78 матричного умножения, инвертор 79, регистр .80. (ФЪг. 12), блоки 81 и 82 суммирования, блок 83 сравнения, регистр 84, блоки 85 и 86 матричного умножения.Блоки 77 и 85 матричного умножения могут быть представлены в виде блока (фиг. 8), содержащего блоки 87-94умножения, блоки 95-98 суммирования, в которых хранится результат матричного умножения.Блоки 78 и 86 матричного умножения могут быть представлены в виде блока (фиг. 9), содержащего блоки 99-106 умножения, блоки 107-110 суммирования, в которых хранится результат матричного умножения.На фиг. 10 представлена блок-схе-. ма суммирования, состоящая из сумматоров 111-114. Результаты суммирования матриц В и Я хранятся в этих сумматорах.На фиг. 11 представлена схема блока 83 сравнения для определения положительной определенности матрицы 52, Блок 83 сравнения содержит блоки 116 и 117 умножения, компараторы 115, 119, на выходе которых появляется сигнал при положительном значении анализируемого сигнала, блок 118 вычитания, логическую схему 120 И с инверсным выходом. В регистре 80 с регенерацией содержимого (фиг, 12) происходит считывание информации по сигналу с блока 79 с одновременной ее перезаписью. Блок 80 содержит регистры 121-124, ключи 125-128. В регистре 84 (фиг. 13) происходит хранение сигналов, соответству" .Ыщих элементам матрицы А с последнего такта формирования управляющего воздействия. Блок 84 содержит регистры 129-132 и 137-140 и ключи 133-136.Блоки 36 - 38 матричного умножениямогут быть представлены в виде блока(Фиг. 14) содержащего входные регистры 141-144, блоки 145-148 умножения,сумматоры с выходными регистрами 149 5и 150.Система работает следующим образом.При возникновении отличных от нуля значений углов и линейных ускорений объекта 8 управления последние 10измеряются блоком 9 датчиков углов иакселерометров, соответствующие сигналы поступают на вход шестого ключа 17 и вход блока 11 синхронизации,блок 11 синхронизации начинает функционировать, с его пятого выхода поступает сигнал на второй вход шестого ключа 17. Это приводит к тому, чтосигнал с выхода блока 9 датчиков углов и акселерометров поступает на 20вход дискретного фильтра Калмана 1,который переходит в режим реШения иформирует сигналы, соответствующиеоценкам значений углов, линейных ускорений и параметров объекта 8 управления. Эти сигналы поступают навход ключа 12 и на один из входовблока 10 анализа ситуаций, на другойвход которого поступает сигнал с второго выхода блока 5 численного дифференцирования, сформированный напредыдущем такте Формирования сигнала управления,Блок 10 анализирует условия, определяющие возможность использования закона управления, полученногона предыдущем такте, в новом тактеформирования управления,При выполнении условия ключ 12остается закрытым, и на данном такте 4 Биспользуется "старый" сигнал управления, при этом ключи 13-16 остаютсязакрытыми, а блоки 2, 3 и 4 - в исходном состоянии,Если же условие не выполняется, . 45с блока 11 поступает сигнал на ключи 12-16 и сигнал с выхода дискретного Фильтра Калмана поступает напервый вход блока 2 модели свободного .движения объекта 8 управления.В этом., 50блоке модулируется свободное движение .объекта 8 управления, Причем первоначально с выхода блока 11 синхрони"зации через открытый ключ 13 поступает сигнал на второй вход блока 2,по которому осуществляется моделирование с начальными условиями, равными оценкам углов и линейных ускорений, Результаты моделирования поступают в квадратор 3, а затем, послевозведения в квадрат, в накапливающнй сумматор 4.По следующему. сигналу с выхода блока 11 синхронизации, поступающему через открытый ключ 17 на третий вход блока 2 и третий вход блока 4, осуществляется моделирование с увеличенными на малую постоянную величину начальными условиями, и записывается сигнал предыдущего моделирования в соответствующий выходной регистр накапливающего сумматора 4По сигналу с выхода блока 11 синхронизации, поступающему через открытый ключ 15 на четвертый вход блока 2 и четвертый вход блока 4, осуществляется моделирование с уменьшенными на малую постоянную величину начальными условиями, и записывается сигнал предыдущего моделирования в соответствующий выходной регистр накапливающего сумматора 4. По сигналу с выхода блока 1 1 синхронизации, поступающему через открытый ключ 16 на второй вход блока 4, осуществляется считывание накопленной информации с блока 4 в блок 5 численного дифференцирования. По сигналу с выхода блока 11 через открытый ключ 13 открываются ключи 18 и 17, и информация с выхода блока 5 поступает на вход делителя 6, причем сигнал, несущий информацию о величине первой частной производной, поступает на первый вход (делимого) делителя 6, а сигнал, несущий инфор" мацию о величине второй частной про" иэводной. - на второй вход (делителя) того же делителя 6. С выхода делителя 6 управляющий сигнал поступает на блок 7 исполнительных органов, который, воздействуя на объект 8, сводит к нулю значения углов и.линейных ускорений.