Квазиоптимальный регулятор

Союз Советских Соеалыстыческых Республик(22) Заявлено 01,06.76 (21) 2366596)18 с присоединением заявки5 В 17/00 Гаеударствеииый каветет СССР ле делам кзобретееЯ и еткрьтиЯ(54) КВАЗИОПТИ 2 данного устройства при синтезе систем, оп- тимизируемых по критерию качества, представляющему собой интеграл за время переходного процесса, например при оптимизации по быстродействию.Поставленная цель достигается тем, что квазиоптимальный регулятор содержит третий ключ, вход каждой модели объекта соединен через третий ключ с выходом модели регулятора, один вход которого соединен с выходом модели объекта, второй вход сое-. динен с задатчиком выходной величины объекта, а один из выходов блока синхронизации соединен с одним из входов третьего ключа,На чертеже изображен квазиоптимальный регулятор.Регулятор состоит из объекта регулирования 1, блока задания начальных условий 2, модели объекта 3, модели регулятора 4, блока 5 вычисления критерия оптимальности, логического блока 6, выбирающего нз ряда функционалов минимальный и задающий на Объект регулирования значение управляющего воздействия, обеспечи. вающего модели минимум функционала; блока синхронизации 7, источника постоян 20ятора отПредлагаемое устройство относится к автоматике и может быть использовано при управлении динамическими объектами.Известны квазиоптимальные регуляторы с.использованием модели объекта, работающей в ускоренном масштабе времени, для прогноза на отрезок времени фазовых коор.динат объекта для некоторых значений уп, равляющего воздейсгвия (1, Малая точНость известных регуляторов - их недостаток.Наиболее близким по техническому ис п полнению устройством является регулятор, содержащий блок задания начальных условий, соединенный через первый ключ с моделями объекта, входы которых соединены через вторые ключи с соответствующими источниками постоянного напряжения, а выходы через блоки вычисления критерия оп. тимальности соединены с логическим блоком, выход которого соединен с объектом н блок синхронизации, соединенные первым и вторым ключами 21.К недостаткам известного регулиосйтся его малая точность.Целью изобретения является увеличение точности регулятора путем использования к Ъ3 1рного напряжения 8 первого, второго и третьего ключей 9, 10, 11, задатчика выходной величины объекта 12.Ц, Ц, ЛЗ - фиксированные значения управляющего воздействия (варнанты управления),Х - желаемое значение выходной величины;К, Кг, Кз - группы ключей, управляющих работой схемы.Работа схемы происходит следующим образом. В начальный момент времени ключ 9 замкнут, остальные. ключи разомкнуты, тем самым осуществляется задание начальных условий в модель объекта 3. После заданий начальных условий в модель объекта 3, ключи 9 и 11 разомкнуты, а ключи 10 замкнуты. На каждую из моделей 3 объекта поступает одно из фиксированных значений управляющего воздействия (вариант упрзвления), модель переходит в режим рейения и прогнозирует на время прогноза значения фазовых координат объекта, После конца прогноза ключи 11 замыкаются, остальные разомкнуты, вход модели объекта 3 замыкается с выходом через модель регулятора 4 на другой вход которого поступает желаемое значение выходной величины. Все это время, начиная с начала прогноза до конца переходного процесса в модели объекта 3, замкнутой моделью регу- лятора 4, блоки вычисления критерия оптимальности 5 вырабатывают значения функционала от фазовых координат. Этим функционалом,может быть, например время от начала прогноза до момента, когда ошибка между желаемым и текущим значением выходной величины на модели не превышает 5% ее первоначальной величины. После окончания переходного процесса в последней из моделей объекта 3, логический блок 6 сравнивает значения функционалов и задает на объект 1 значение управляющего воздействия той модели объекта 3, величина функционала на выходе блока вычисления критерия оптимальности которой была минимальной, После этого цикл повторяется.., Рассмотрим в качестве примера функционал минимума среднеквадратичной ошибки, Представим его в виде суммы двух слагаемых;,гп 1 п (х - ,х ).г д+ ф(х - х)ЩМинимизация функционала происходит по управляющему воздействию, то есть выбирается такое значение управляющего воздействия, которое доставляло бы минимум функционалу.Управляющее воздействие, доставляющее минимум одному из слагаемых, совсем, не обязательно обеспечивает минимум всвй сумме, поскольку при этом значение второго слагаемого может быть достаточно 6308велико, Отсюда следует, что система оптимальная в смысле функционалаФ (ц) = фф(х - х) гдебудет неопт мальна в смысле функционала3 Ф) о) =(х - х.)Й.Второе слагаемое в сумме несет в себе информацию о дальнейшем поведении системы и представляет собой интеграл с момента времени , до конца переходного процесса Т.от квадрата ошибки системы. Дляего определения при решении задачи минимизации функционала необходимо знать какфункцию времени, так и управляющее воздействие, которое, начиная с момента временяэ, сводит ошибку системы к нулюц оптимальным образом.В .предлагаемом устройстве наилучшееуправление выбирается из предположения,что, начиная с момента времениТ, системауправляется с помощью известного регулятора, что дает возможность учесть измене-.Ю нйе второго слагаемого в сумме в зависимости от выбранного варианта управляющего воздействия.В качестве модели объекта и модели ре-гулятора могут использоваться цепи, собранные на КС-цепочках и операционных усилителях. В качестве модели регулятора можетиспользоваться любой известный регулятор, например, пропорциональный. Един- .ственным требованием к нему является устойчивость модели объекта 3, замкнутой мозя делью регулятора 4. Модель регулятора 4следует синтезировать такой, чтобы параметры ее, при выбранной структуре регулятора, обеспечивали минимум заданного функционала,Блок синхронизации 7 управляет рабоЗф той ключей для трех интервалов времени:Л- ключ 9 замкнут, остальные разомкнуты, задание начальных. условий на модели.Ь- ключ О замкнут, остальные разомкнуты, модель в режиме решения;Л з - ключ 1 замкнут, остальные разомкнуты, модель в режиме решения, в.концеинтервала после конца переходного процесса происходит анаЛиз полученных функцио-. налов и выдача управляющего воздействия45 на объект 1, .В простейшем случае блок синхронизации 7 может работать по жесткой программе и состоять из трех последовательно сое.динеиных одновибраторов, выход последнего из которых идет на запуск первого, В ка 6 честве ключей могут применяться реле, Вкачестве блока вычисления функционала,для задачи минимума среднеквадратичнойошибки например, последовательно соединенные квадратор и интегратор. В качествемодели объекта и модели регулятора могутиспользоваться цепи, собранные на КС-цепочках и операционных усилителях В ка., честве модели регулятора может служитьлюбой регулятор, например пропорциональный.формула изобретения 56К достоинствам предлагаемого квази- оптимального регулятора следует отнести получение для гиирокого класса объектов более оптимальных переходных процессов, чем может обеспечить наилучщий известный для данного объекта регулятор,Квазиоптимальный регулятор, содержащий блок задания начальных условий, соединенный через первый ключ с моделями объекта, входы которых соединены через вторые ключи с соответствующими источниками постоянного напряжения, а выходы через блоки вычисления. критерия оптимальности соединены с логическим блоком, выход которого соединен с объектом, и блок 46308 синхронизакии, соединенный с первым и вторым ключами, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности регулятора, он содержит третий ключ, вход каждой модели у объекта соединен через третий ключ с выходом модели регулятора, один вход которого соединен с выходом модели объекта, а второй вход соединен с задатчиком выходной величины объекта, а один из выходов блока синхронизации соединен с одним из м входов третьего ключа,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Александровский П, М, Элементы теории оптимальных систем автоматического управления, М 1969, е. 120.2. Труды МЭИ вып, 5 Э, М., 1965, с, 82 - .102.Редактор Э. ГубиицкаяЗаказ /38 Составитель К. Лащев Техред О. Луговая Корректор Л. Василина Тираж О 4 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открыли3303, Москва, Ж.35, Рауаская иаб., д, 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4