Адаптивная система управления объектами с запаздыванием

(19) ( 1)4 С 05 В 13 О ЕНИЯ .,:," С 8 И ЕЛЬСТ ВТОРСН инсти- рьской льство СССР 13/02, 1983 ЛЕН(54) ОБЪЕКТАМ (57) Из автомат ста рактери дыв ания пром ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЭОБР(71) Киевский политехническийтут им. 50-летия Великой Октябсоциалистической революции(56) Авторское свидетеВ 1015336, кл. С 05 В АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВ ИЯИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМбретение относится к системамческого управления объектамиионарными динамическими хатиками, включая время запази может быть использованоленности и при исследовании характеристик объектов с неизвестными параметрами. Цель изобретения -повышение качества управления и расширение функциональных возможностей.Адаптивная система управления об" ектами с запаздыванием содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, регулятор 3, объект управления 4, блок 5аналого-цифровых преобразователей,блок 6 идентификации параметров математической модели объекта управления,блок 7 вычисления весовых функцийпо модели высокого порядка, блок 8вычисления весовых функций по моделинизкого порядка, блок 9 нахожденияфункции ошибок, блок 1 О оценки истин- дного времени запаздывания объекта, 8блок 11 оценки параметров модели низ- рркого порядка, блок 12 настройки коэф- ф ффициентов регулятора. Цель изобрете- Сния достигается за счет введения блоков 5-12. 1 ил.09 2 + ) с.Р Ь + с 1-,Е-),(2) 1 а,у и, = Гк(е+ У) - ФЬ+ а,Е) 3 й, (1) 45 где П 7 - измерения входа и выходакобъекта в момент Е;е - ошибка регулирования,Й - дискретное время запаздывания объекта, равноецелому числу периодовдискретизации измерений,ФЬ+ Й,Ы - оптимальное в смыслеминимума среднеквадратичной ошибки предсказание выхода объекта, определяемое уравнением р П, + 1 12970Изобретение относится к системамавтоматического управления объектамис нестационарными динамическими характеристиками, включая время запаздывания, и может быть использованодля адаптивного управления в различных отраслях промышленности и при исследовании характеристик объектов снеизвестными параметрами,Целью изобретения является повы- Юшение качества управления и расширение функциональных возможностей,На чертеже представлена функциональная схема системы адаптивногоуправления объектами с переменным за-.15паздыванием. Система содержит задатчик 1 элемент 2 сравнения, регулятор 3, объект 4 управления, блок 5 аналого О цифровых преобразователей, блок .б идентификации параметров математической модели объекта управления, блок 7 вычисления весовых функций объекта по модели высокого порядка, блок 8 25 вычисления весовых функций объекта по модели низкого порядка, блок 9 нахождения функции ошибок, блок 10 оценки истинного времени запаздывания объекта, блок 11 оценки параметров модели низкого порядка, блок 12 настройки коэффициентов регулятора.Адаптивная система управления состоит из двух контуров и работает следующим образом.Первый контур содержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, регулятор 3 и объект 4 управления. На первый вход регулятора 3 поступает ошибка регулирования с выхода элемента 2 сравне 40 ния, которая используется для выра-ботки управляющего воздействия в соответствии с законом где Й., и , с - коэффициенты регуляра, настраиваемые в соответствии с изменением динамическиххарактеристик объекта;ш - порядок модели объекта;К, Я - коэффициенты настройки регулятора на требуемую точность искорость отслеживаниязадания.Второй контур предназначен для настройки коэффициентов регулятора в соответствии с изменением динамических характеристик объекта и содержит блоки 5-12. На входы блока 5 поступают аналоговые сигналы с входа и выхода объекта, а также измеряемого возмущения, которые преобразуются в цифровую форму и подаются на вход блока б идентификации параметров модели объекта в виде ГЪ:о (3) где 7 - измеряемое возмущение на входе объекта;а., Ь,с. - коэффициенты полиномов авторегрессивной модели скользящего среднего,Порядок полиномов А, С равен и =2, 3; порядок полинома В" равенш+ Й , где 11- максимально возможное время запаздывания объекта,Блок б реализует процедуру оценкикоэффициентов а Ь, с; на каждомпериоде дискретизацйи в соответствиис новыми измерениями входа, выходаи возмущения объекта с помощью расширенного рекуррентного метода наименьших квадратов. Модель (3) учитывает все возможные значения временизапаздывания в определяемом экспериментально диапазоне значений Й отнуля до д , но она не подходит дляахвычисления коэффициентов регулятораиз-за высокого поряцка. Вычислительная процедура становится слишкомсложной. Поэтому для этой цели используется модель низкого порядкавида У= -а;У; + Ь, П ,+ с;Ч.;3 12970 где д - оценка истинного времени запаздывания объекта.Для оценки Й используется метод вычисления и сравнения весовых функций объекта по модели (3) и по мо 5 дели (4), причем по модепи (4) вычисляются импульсные характеристикилдля каждого значения д,; в диапазонелО, , с 1 - 1. С выходов блока 6 идентификации параметров объекта 10л лоценки а Ь, с. коэффициентов модели (3) поступают на входы блоков 7, 8, 11 и 12. В блоке 7 вычисляется весовая функция Н(Е) (2) объекта как обратное Е-преобразование модели (3), 15 т.е. М=Ь 1 л лдЬд 1 = Ь - а Ь",Я 21 20 С выхода блока 7 отсчеты весовой Функции (5) поступают на вторые вхо- ды блока 8 вычисления весовой функции по модели низкого порядка, на первые 25 входы которого подаются оценки коэфклфициентов а;, Ь из блока 6 идентификации. В блоке 8 реализуется процедура обратного 2-преобразования для модели (4), в результате чего опре деляются отсчеты весовой функции для модели низкого порядка (4) л+1ь+д+ ъ+д 1Весовые Функции (6) вычисляются 40 для всего диапазона значений времени запаздывания О, , д, - 1,Отсчеты весовых функций, вычисленные в блоках 7 и 8, подаются в блок 9 для нахождения Функции ошибок Б 45 (Й,;), определяемой соотношением д,в)Ке 11 с = с 1;+1, с 1,+тпл(7) 50 гдето =Т /Т55Т - время достижения переходнойхарактеристикой 95/ установившегося значения;Т- период дискретизации. 094Значения Функции ошибок Ы(с 1,.) поступают в блок 10, где определяется минимальное значение(с 1 ) = опп 1 Б Й )", й с 0, й - 11 поЗначение Й;, при котором Я(с 1;) принимает минимальное значение, является искомой оценкой времени запаздывания объекта. Она передается на третий вход блока 11, на второй вход которого подаются отсчеты весовой функции Н(Е) из блока 7, а на трептий - коэффициенты а из блока 6. В блоке 11 вычисляются оценки коэффилциентов Ь; модели (4) в соответствии с уравнениямил лЬ =Ьа(8)л л лкоторыевместе с оценкой Й времени запаздывания подаются на вторые входы блока 12 настройки коэффициентов регулятора, на первые воды которогол подаются значения коэффициентов а , с; из блока 6 идентификации. В блоке 12 обновляются коэффициенты Е , 8 с;э 1 У регулятора (2) в соответствии с новыл л л ми коэффициентами модели а., Ь, с;,;ф 1 ф которые характеризуют динамику объ, екта в данный момент времени. Коэффициенты регулятора Г;, 8 , с; ил1 ф ф оценка Й времени запаздывания подаются на второй вход регулятора 3, который реализует закон управления (1).Таким образом, замкнутый контур регулирования является адаптивным по отношению к переменным динамическим характеристикам объекта, включая время запаздывания, что способствует существенному повышению динамической точности стабилизации выхода объекта на задаваемом уровне.Использование изобретения позволяет увеличить динамическую точность регулирования выходной переменной в условиях нестационарности динамических характеристик объекта и влияния измеряемых входных возмущений, Точность регулирования выходной переменной объекта в условиях медленного изменения его динамических характеристик выше по сравнению с классическим алгоритлсом НЦУ на 20-40 .5 12970изобретения Фо р мул а Составитель В.БашкировТехред А.Кравчук Корректор Н,Король Редактор И,Рыбченко Тираж 864 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 779/50 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Адаптивная система управления объектамй с запаздыванием, содержащая последовательно соединенные эадатчик, элемент сравнения, регулятор, объект управления, выход которого соединен с вычитающим входом элемента сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества 10 управления и расширения функциональных возможностей, в нее введены блок аналого-цифровых преобразователей, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и вы ходом объекта, третий вход - с входом возмущающего воздействия, а выходы - с входами блока идентификации параметров математической модели объекта управления, выходы которого 20 соединены с входами блока вычисления весовых функций объекта по модели высокого порядка, блока вычисления 09 6весовых функций объекта по моделинизкого порядка, блока оценки параметров модели низкого порядка и блоканастройки коэффициентов регулятора,вторые входы которого соединены свыходами блока оценки параметров модели низкого порядка, а выходы - свходами регулятора, выходы блока вычисления весовых функций объекта помодели низкого порядка соединены свходами блока нахождения функции ошибок, вторые входы которого соединеныс выходами блока вычисления весовыхфункций объекта по модели высокогопорядка и с вторыми входами блокавычисления весовых функций объектапо модели низкого порядка и блокаоценки параметров модели низкого порядка, а выходы - с входами блокаоценки истинного времени запаздыванияобъекта, выходы которого соединеныс третьими входами блока оценки параметров модели Йизкого порядка.