Адаптивная система управления для объектов с запаздыванием

(51) 5 6 13 ЗОБРЕТЕ ОПИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬС тел ни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 КРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Одесский политехнический институт (72) В,А.Герлига, Н,П,Мороз (ЯО), Рауль Ривас Перес (СО), Е.Д.Пичугин и Као Тиен Гуинь (/М)(56) Авторское свидетельство СССР М 648947, кл, 6 05 В 13/02, 1977.Авторское свидетельство СССР (Ф 1015336, кл. О 05 В 13/02, 1983.(54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ (57) Изобретение относится к самонастраивающимся системам управления и может Изобретение относится к самонастраивающимся системам управления и может быть использовано при автоматизации технологических процессов с нестационарным коэффициентом усиления объекта управления, такие объекты часто встречаются в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности.Целью изобретения является повышение точности управления.На чертеже изображена структурная схема предлагаемой системы.Система содержит задатчик 1, сумматор 2, регулятор 3, усилитель 4 с управляемым коэффициентом усиления, объект 5 управления, элемент 6 задержки, первую 7 и вторую 8 модели объекта без запаздывания, блок 9 подстройки, блок 10 аналого-цифровых преобразователей, первый блок 11 деления, " блок 12 умножения, регистр 13, задатчик 14 быть использовано для автоматизации технологических процессов с изменяющимся коэффициентом усиления объекта управления. Такие обьекты часто встречаются в энергетической, химической и других отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение точности управления. Цель достигается тем, что система дополнительно содержит блок выделения модуля, нелинейный элемент, последовательно соединенные задатчик номинального коэффициента, второй блок деления, второй цифроаналоговый преобразователь и усилиь с управляемым коэффициентом усилея 1 ил коэффициентов, первый цифроаналоговый преобразователь 15, второй блок 16 деления, задатчик 17 номинального коэффициента, второй цифроаналоговый преобразователь 18, блок 19 выделения модуля и нелинейный элемент 20. Элемент 6 задержки и первая модель 7 объекта без учета запаздывания образуют полную модель объекта управления. В качестве регистра 13 используется регистр адреса памяти с параллельным приемом и выдачей иформации,В основу адаптивной системы управления для объектов с запаздыванием положен принцип непрерывной адаптации коэффициентов усиления двух моделей объекта с запаздыванием и без запаздывания и коэффициента усиления регулятора по величине оценки коэффициента усиления объекта управления. При этом оценивание текущегозначения коэффициента усиления объектаосуществляется по алгоритмуХобТ 1Коб (Т) = Коб (Т - 1)Х.(Т) =Х,(Т )(1)ГдЕ Коб - ОцЕНКа КОЭффИцИЕНта уСИЛЕНИяобъекта управления;Хоб - выхоДной сигнал объекта УпРавления;10Х - выходной сигнал полной модели;Км - коэффициент усиления моделейобъекта,Т 1 и Ть 1 - текущий (очередной) и предыдущий циклы адаптации, 1 = 1, 2, 3,В основу адаптации общего коэффициента усиления регулятора положен принцип непрерывной подстройки коэффициентаусиления усилителя.4 с управляемым коэффициентом усиления с целью компенсации 20изменений коэффициента усиления объектауправления, При этом подстройка коэффициента усиления усилителя 4 осуществляется по алгоритмуКк 25к(2)К.б (Т )где Ку - коэффициент усиления усилителя 4;Кн - номинальное значение коэффициента усиления обьекта управления,Таким образом, при адаптации по алгоритмам (1) и (2) общий коэффициент усиления усилителя 4 и объекта 5 управленияпрактически сохраняется постоянным иравным номинальному значению коэффициента усиления обьекта 5 управления.Подстройка коэффициента усиления усилителя 4 по алгоритму (2) позволяет компенсировать изменения коэффициента усиленияобъекта 5 управления (общий коэффициентусиления общего звена от выхода регулятора 3 до выхода обьекта 5 практически сохраняется постоянным и равным номинальному значению),Для того, чтобы блоки 11 и 16 деленияне теряли работоспособности в случае, когда Хм (т) = О, в систему включен нелинейныйэлемент 20. При уменьшении выходногосигнала Хм первой модели 7 объекта нижеустановленного уровня Ь выходной сигналнелинейного элемента 20 имеет постоянную минимально допустимую величину, Приэтом ликвидируется воэможность получения неопределенности блоками 11 и 16 деления.До начала работы предлагаемой системы в регистр 13 блока 9 подстройки вводится код номинального значения (К) коэффициента усиления объекта 5 управления,который устанавливается задатчиком 14,т,е. на выходе задатчика 14 имеется кодоваякомбинация, соответствующая номинальному значению Кн коэффициент усиленияобъекта 5 управления,Адаптивная система управления дляобъектов с запаздыванием работает следующим образом.В исходном положении в регистре 13блока 9 подстройки находится код номинального значения коэффициента усиленияобьекта 5 управления. При этом на выходевторого блока 16 деления находится кодовая комбинация, равная единице, так как навыходе задатчика 17 находится также кодовая комбинация, равная номинальному значению Кн коэффициента усиления объекта 5управления, В результате коэффициентусиления усилителя 4 устанавливается равнымединице.При изменении задания от задатчика 1или при подаче единичного скачка системаотрабатывает задание по трем контурам регулирования, Блок 10 аналого-цифровыхпреобразователей преобразует выходныесигналы обьекта 5 управления и первой модели 7 обьекта с заданной частотой, Двоичные коды этих сигналов поступают в блок 11деления, где вычисляется их отношениеХоб/Хм. Так как коэффициент усиления объектов управления всегда является положительной величиной, выходной цифровойсигнал блока 11 деления поступает на входблока 19 выделения модуля, на выходе которого получается соотношениеУоб (Выходной цифровой сигнал блока 19выделения модуля поступает на первыйвход блока 12 умножения, на второй входкоторого поступает выходной цифровой сигнал регистра 13. В блоке 12 умйожения производится вычисление текущего значениякоэффициента усиления обьекта 5 управления по формуле (1), На выходе блока 12умножения получаем кодовую комбинацию,соответствующую новому (текущему) коэффициенту усиления объекта 5 управленияКоб(Т),Посредством первого цифроаналогового преобразователя 15 осуществляется подстройка коэффициентов усиления моделей 7и 8. При этом устанавливается новое значение этих коэффициентов, равное текущемузначению коэффициента усиления объекта5 управления, код которого находится в регистре 13.Во втором блоке 16 деления вычисляется отношение Кн/Коб. Посредством второгоцифроаналогового преобразователя 18 осуСоставитель А Техред М,Мор щевал Корректор С,Шевкун Шу кт Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 каз 3813 ВНИИПИ Госу роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 ществляется подстройка коэффициента усиления усилителя 4. В результате коэффициент усиления усилителя 4 становится равным текущему значению К/Кое, т.е, общий коэффициент усиления усилителя 4 и 5 объекта 5 управления практически сохраняется постоянным и равным номинальному значению К коэффициента усиления объекта 5 управления, что обусловливает повышение точности управления, 10 Формула изобретенияАдаптивная система управления для объектов с запаздыванием, содержащая задатчик, последовательно соединенные сум матор и регулятор, последовательно соединенные элемент задержки и первую модель объекта без запаздывания, подключенную выходом к первому суммирующему входу сумматора, соединенного вторым 20 суммирующим входом, первым и вторым вычитающими входами соответственно с выходами задатчика, второй модели объекта без запаздывания и объекта управления, вход которого подключен к сигнальному 25 входу второй модели объекта без запаздывания и к входу элемента задержки, блок аналого-цифровых преобразователей, первый вход которого подключен к выходу объекта управления, а первый и второй выходы 30 соединены с входами первого блока деления, последовательно соединенные блок умножения, регистр и первый цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом к управляющим входам первой и второй моделей без запаздывания. второй вход регистра соединен с выходом задатчика коэффициентов, а выход - с первым входом блока умножения, первым входом подключенного к выходу объекта управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности управления, она содержит блок выделения модуля, нелинейный элемент и последовательно соединенные задатчик номинального коэффициента, второй блок деления, второй цифроаналоговый преобразователь и усилитель с управляемым коэффициентом усиления, сигнальный вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом объекта управления, вход делителя второго блока деления соединен с выходом регистра, выход первого блока деления соединен с входом блока выделения модуля, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выход первой модели объекта без запаздывания соединен с входом нелинейного элемента, выход которого соединен с вторым входом блока аналого-цифровых преобразователей,