Адаптивный регулятор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн двтоесксмУ СвидвтедьСтВУ ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР Ф 607179, кл. С 05 В 11/01, 1978Авторское свидетельство СССР Иф 1045220, кл. С 05 В 13/02, 1983. (54) АДАПТИВНЬЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области автоматического управления нестационарными объектами. Цель изобретения - повышение точности и качества управления за счет увеличения точности слежения выхода объекта управления за его заданным значением. Адаптивный регулятор содержит адаптивную модель объекта регулированияподключенную первым входом к выходу объекта регулированиязадатчик, блок регистров, группу блоков умножения, группу сумматоров, нелинейный преобразователь и блок деления. Ковым.является введение в адаптивный регулятор блока регистров, группы блоков умножения, группы сумматоров, нелинейного преобразователя и связи между элементами. 1 ил. сО1265697 на нход нелинейного преобразователя14. Укаэанный преобразователь реализует Аункцию вычисления оценки гдисперсии шумов г н объекте регули рования на основе уравнения экспоненциального сглаживания г =г + с(е -г ) К 1 КК К( где Р; и Р, обозначают регистры, предназначенные для хранения одного значения соответствующих переменных.В результате указанной операции 40 теряются самые "старые" значения входа и выхода, а затем в регистры1Р и Р записывается новая пара У 1 К1 кВектор данных с блока 4 регистров 45 поступает на второй вход адаптивной модели 1 объекта .регулирования, на первый вход которой поступает значение вйхода объекта 2 регулирования.Адаптивная модель 1 объекта регули- , 50 рования реализует рекуррентный метод наименьших квадратов, в результате чего оцениваются параметры модели, ковариационная матрица оценок па раметров и невязки (оценки шума н 55 объекте 2 регулирования).Полученная оценка невязок е с пятого выхода модели 1 поступает Р, Р к 1ьт1 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в химической, неАтехимической и металлургическойпромышленности, в частности в системе автоматического управления отделением абсорбции-десорбции производства кальцинированной соды аммиачным способом.Пель изобретения - повышение точности и качества регулирования.На чертеже изображена схема регулятора.Схема содержит адаптивную модель1 объекта регулирования, объект 2регулирования, задатчик 3, блок 4регистров, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 блоки умножения, первый 11,второй 12 и третий 13 сумматоры, нелинейный преобразователь 14 и блок15 деления.Регулятор работает следующим образом,Сигналы с входа и выхода объекта2 регулирования поступают в блок 4регистров, Последний хранит векторданных 7., причем перед поступлением новой пары выходной координатыобъекта регулирования У и управления Н происходит последовательнаяКперезапись хранимых данных по правилу и использует полученную оценку для вычисления значения величин параметра 1+ г"кДля получения оптимального закона регулирования используется информация с адаптивной модели 1 объекта 2 регулирования о векторах параметров С, данных 1, и ковариационной матри. це Р оценок параметров модели объекта регулирования, определяемых в соответствии с,моделью объекта регу- лирования л ьу =3 а У + Ь ц.,+е(1) С этой целью во второй блок 6 умножения с первого и второго выходов модели 1 поступают значения Ь, иР, что позволяет определить протизведение Ьтф , а в третий блок 7 умножения поступают значения РФ (с третьего выхода модели 1) и 1+1 с выхода нелинейного преобразователя 14, что позволяет найти произведение (1+як.1)Р . Полученные проиэКф 1 Ч 1ведения суммируются в первом сумма- торе 11, после чего сумма попадает на первый вход четвертого блока 8 умножения, на второй вход которого поступает вектор данных 5 с выхода блока 4 регистров. В результате, на выходе блока 8 умножения появляется произведение 1+ 1")Р р +Ь,сР)1 3 12 Ь 5На второй вход шестого блока 10 умножения поступает с задатчика 3 заданное значение выходной переменной объекта управления Ук которое умножается на параметр Ь, поступа ющий с первого выхода модели 1 на первый вход шестого блока 10 умножения. Второй сумматор 12 на основе выходов четвертого 8 и шестого 10 блоков умножения формирует числи 10 тель в законе регулирования(ь х, -)+),)р, ж,1 5,).На первый вход пятого блока 9 умножения с выхода нелинейного преобразователя поступает значение 1+, а на второй вход - значение Р с четвертого выхода модели 1, что позволяет сформировать произведение (1+р(Р , На входы первого блока 5 умножения поступает значение параметра Ь с первого выхода12 модели 1, что позволяет получить Ь1 Третий сумматор 13 вычисляет знаменатель в законе регулирования1(1+ )Р +Ь 3на основе значений сигналов, поступающих с выходов пятого 9 и первого 5 блоков умножения. Блок 15 деления З 0 позволяет определить управляющие воздействия в соответствии с законом регулированияО =- Д(1+ Р,+4 Ь,3 5-Ь, У" 1+Закон регулирования (2) обеспечивает минимизацию показателя качества регулирования(У-У )+ (У- С 7 ) ч;,0 , (1=1, К),(3)где Е - символ операции взятия математического ожидания;К - дискретное время., 45 который может быть преобразован к видуЗакон регулирования (21 на основе использования показателя качества регулирования (51 обеспечивает дуальность регулирования благодаря на личию в критерии двух составляющих, первая иэ которых (У -У, ) обуславливает раданное качество регулиЬ 97 4рования, а вторая (У, -.С 7 к) - вылбор регулирующих воздействий, способствуюших быстрейшему обучении,адаптивной модели, Изменением параметра р можно добиться реализациирегуляторов с различными свойствами.При ) , =-1 неопределенность оценокпараметров модели не учитывается, апри 1 х ,=О регулирующее воздействияне учитывают требований идентификации. Путем определения параметрах как нелинейной Функции от гК 1Физменяющейся в пределах между -1 иО и возрастающей с ростом оценкиг г , вводится естественная паК гтираметриэация закона регулирования(2) - с ростом ошибки рассогласования между выходом объекта регулирования и его заданным значением,отраженным в росте оценок гк, неопределенность оценок параметров моделиучитывается все сильнее, так какрост г обусловлен (при решении за. кдачи стабилизации) именно неточностью оценок параметров модели,Лоопределяя х таким образом,что при гг параметр (х раК )та х к)-)вен минус единице, можно исключитьучет неопределенности оценок параметров модели. Регулирующие воздействия реализуются в объекте регулирования, после чего цикл определения регулирующих воздействий повторяется в том же порядке,Техническими преимуществами адаптивного регулятора являются возможность регулирования динамическихобъектов с нестационарными параметрами (за счет введения блока регистров), что позволяет улучшить качество переходных процессов в объектерегулирования и увеличить точностьслежения выхода объекта регулирования за его заданным значением, использование при регулировании неопределенности оценок параметров модели объекта регулирования и выполнение условий параметрической идентиицируемости модели объекта регулирования за счет введения нелинейного преобразователя, что совместно ведет к улучшению качества регулирования и увеличению точности слежения выхода объекта регулированияза его данным значением (особенно в, переходных режимах, где требуетсявысокая точность оценки параметровмодели).Составитель В.БашкировТехред И.Верес Корректс Редактор Е.П Заказ 5661/4 ни Тираж 836 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 35, Москва, Ж, РаушПодписноеомитета СССРткрытийя наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, П ая, 4 5 12656Кроме того, введение нелинейного преобразователя предупреждает эффект "запирания". регулирующих воздействий 1.и позволяет определять параметр рк+ закона регулирования в виде функции от ошибки рассогласования выхода объекта регулирования и его заданного значения,формула изобретения 10 Адаптивный регулятор, содержащий .первый блок умножения, блок деления, задатчик, первый сумматор, первый и 15 второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков умножения, первый и второй, входы второго блока умножения соединены соответственно с пер вым и вторым выходами адаптивной модели объекта регулирования, вход которой соединен с выходом объекта регулирования, а третий выход - с входом третьего блока умножения, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и качества регулирования, в него дополнительно введены блок регистров, второй и третий сумматоры, четвертый, пятый 30 и шестой блоки умножения, нелиней 97 Ьный преобразователь, вхор которогосоединен с пятым выходом адаптивноймодели объекта регулирования, а выход - с вторым входом третьего блока умножения и первым входом пятого.блока умножения, второй вход которого соединен с четвертым выходомадаптивной модели объекта регулирования, а выход - с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блокаумножения, а выход - с первым входомблока деления, второй вход которогосоединен с выходом второго сумматора,а выход - с входом объекта регулирования и первым входом блока регистров, второй вход которого подключенк выходу объекта регулирования, авыходы - к второму входу адаптивноймодели объекта регулирования и первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого подключенк выходу первого сумматора, а .выход -к инвертирующему входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом шестого блока умножения, вход которого соединен с первым выходом адаптивной модели объекта регулирования и входами первогоблока умножения, а второй вход - свыходом задатчика.