Самонастраивающаяся система управления с эталонной моделью

(51)5 0 05 В. 13/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к системам управления. Цель изобретения - повышение точности системы - достигается тем, что система дополнительно содержит два блока возведения в степень, последовательно соединенные первый дифференциатор, третий блок умножения и второй дифференциатор, четвертый блок умножения и четвертый дифференциатор и последовательно соединенные пятыйдифференциатор и третий сумматор, 1 ил,л, %26 ., Поляхов Н.ДПутав В.В.ческие системы с адаптивм управлением, Л,: Энерго, с. 107, рис. 4.3,ТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕНИЯ С ЭТАЛОННОЙ МО Гп(т) - перемемые при по- входной си1) и (2) запишния где Е(т) страиваФ) Из управл Изобретение относится к системам управления, а именно к системам управления нестационарным обьектом с эталонной моделью, синтезированной на основе второго метода Ляпунова,Цель изобретения - повышение точности системы управления нестационарным обьектом,Эта цель достигается тем, что самонастраивающаяся система управления с эталонной моделью дополнительно содержит матричный усилитель, сумматор, пять дифференциаторов, два блока возведения в степень и два умножителя.Рассмотрим нестационарный обьектуправления для простоты и первого порядка, но не теряя в общности: р =(-а(т-д(т)+ ЬЫ 9 Тогда с учетом (51 из (3) и (4) запишем внениедля ошибки Р 3 р (т)- ргде р (т) - выход- управление, аф Ь(1) - пере А управление енные коэффици редставим в виде(54) САМОНАСМА УПРАВЛЕДЕЛЪЮ бьекта управления, ц 1(Т) енные параметры, намощи блока настройки, нал.ем уравнение системы-а + Л с 3(т) = а 3(т), Ь + Л пъ 3(т) Ь 3(с) ют Обозначиме- Л с(1) у+ Л п(1)д-а я + е (7)Выберем функцию Ляпуновач = 0,5(е + ктр + Л Фтр ) (8)г где Л стр(1) и Л втр(т) - требуемые значения текущих параметрических отклонений, Лс(с) и Лв(т) соответственно, и запишем производную функцию Ляпунова гч =ее + Лстр Лстр+ Литр Лптр (9) Значение производной е найдем из Яв следующем виде Ф У Ф й е = Лстр гр+ Л стр у+Л етрд Л+ атраС учетом (10) запишем производную ч е( Ленсер ф+ Лс,тр ф + Л птф 3+ ЬВтрд) + Л стр, Л стр+ Л етр Ь й 1 тр Если теперь положить значение й в видеч 0,5 е р) "+(ед) "+ Лстр,Г Л Ьрбт+со+ Л ЙътрЛ пътрсч (12) и = 1,21 то необходимо, чтобы выполнялись равен- ства Л с Л с =- Л с ее,Л ятр Л Йтрф=- Л перед,Л Ьр 6 Ьрст = - Л стрее,соЛитр," ь атрст =- Л еред.сое дЛ ср:-(е д)гед Лглр=-(ед)" Иэ (13) немедленно получим алгоритмыпараметров Л с,р = -(е Р)о 1-(е сР)с 1 (14)со Л астр = -(ед) - - - 9 - -едст,гп 1 о е (1 От соГдее=а е+еПолож им, что Л стр(т) "-Л сн(т) и Л петр(т) = = Лен(т), а значение настраиваемых пара, метров регулятора представим в виде 10 Лс(т) - с(то) - Л сн(т),Л (т) = (то) - Л н(т)(15)Если записать значения Лсн(т) иЛ пн через их текущие значения Л сф) -.Я(т) Л с(т)Ь(т)Л вн(т) =Л, (т) Л в(с)Ь(т)(16) 20 и с учетом (15), (16) и (5) запишем при пропорциональном законе в контуре адаптации(17)8 разомкнутом контуре адаптации ошибкиЛс(т) и Л щ(т) можно записать в виде 30, -а + с (то)Ь(т) + а = Л с(т)(18)а в замкнутом из (17) получим для Л с 3(т) иЛ а 3(т)35 В случае пропорционально - дифференциально-интегрального закона в контуре.адаптации при изменении входного сигнала 45 д(т) и параметров обьекта управления а(т) иЬ(т) в последнем будут как статическая, таки динамическая ошибка, поэтому можносформулировать следующее утверждение:Рассмотренная адаптивная системе уп равления будет устойчива, если отклоненияпараметров Лс 3(т) и Л гп 3(т) будут таковы,что система с параметрами 55(20)будет удовлетворять условиям устойчивостиРаусса - Гурвица,Таким образом, алгоритмы (14) позволя 1827664- обеспечить в контуре адаптации параметров,- снять ограничения на скорость изменения йэраметров объекта управления.О сказанном свидетельствует производная функция Ляпунова (12), которая непосредственно показывает сходимость алгоритмов (14) кэк по сигнальному рассогласованию, так и по параметрическим,Синтез алгоритмов (14) проведен для случая, когда подстраиваются как нули (1), так и полюса(2, 3),Кроме того, при синтезе алгоритмов(14) не требуется решать систему уравнений для определения составляющих матрицы Р (2, 3), что существенно упрощает синтез,На чертеже представлена функциональная схема системы управления, где приняты следующие обозначения: блоки сравнения 1, 2, сумматоры 3, 4, 5, дифференциаторы 6, 7, 8, 9, 10, усилители 11, 12, 13, интеграторы 14, 15, блоки умножения 16, 17. 18, 19, блоки с переменным коэффициентам усиления 20, 21, нестационарный обьект управления 22, эталонная модель 23, блоки 24 и 25 возведения в степень,Система работает следующим образомВходной сигнал 9(1) поступаег на входблока 1 сравнения, на второй вход которого через блок 20 с переменным коэффициентом усиления поступает выходной сигнал р(т) обьекта управления. Сигнал ошибки управления с выхода блока 1 сравнения через блок 21 с переменным коэффициентом усиления в качестве управления поступает на вход объекта 22 управления.Сигнал 9(1) поступает также нэ через эталонную модель 23 системы на вычитающий вход блока 2 сравнения, где сравнивается с выходным сигналом объекта рСигнал невязки с выхода блока сравнения 2 е (т) служит для формирования сигналов настройки параметров 1 и щф Смысл установки блоков функциональной схемы 8, 9, 10, 11, 3, 4, 13, 15, 18, 19 и 25 ясен из алгоритма адаптации параметров - первое уравнение системы уравнений (14), а второе уравнение этой системы реализуют блоки 5, 6, 7, 12, 14, 16, 17, 24 и связи между ними.С выходов сумматоров на входы настройки соответственно Л внф) поступают на входы настройки соответственно блоков 20 и 21 с переменным коэффициентом усиления, Коэффициенты усиления блоков 20 и 21 настраиваются таким образом, чтобы скомпенсировать параметрические отклонения ЛМ(с) и Л гг(с), которые будут равны нулю, когда е = О.ды третьего и четвертого блоков умножения подключены к входам соответственно чет вертого и пятого дифференциаторов, выходы которых соединены с первыми входами 20 25 Формула изобретения Самонастраивающаяся система управления с эталонной моделью, содержащая эталонную модель, выход которой соединен с входом системы и первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход первого блока с переменным коэффициентом усиления подключен к первому входу первого блока сравнения, обьект управления, выход которого является выходом системы, второй блок сравнения, подключенный первым входом к выходу эталонной модели, второй блок умножения, подключенный выходом к входу второго интегратора, два усилителя и второй блок с переменным коэффициентом усиления, отл и ча ю ща я с я тем, что, в нее введены пять дифференциаторов, три сумматора, два блока возведения в степень, третий и четвертый блоки умножения и третий усилитель, вход системы соединен с входом первого дифференциатора и вторым входом первого блока сравнения, подклюценного выходом через второй блок с переменным коэффициентом усиления к входу объекта управления, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, информационным входом первого блока с переменным коэффициентом усиления, входом второго дифференциаторэ и вторым входом второго блока сравнения, выход которого через третий усилитель и третий дифференциэтор подключен соответственна к первому и второму входам первого сумматора, выходы первого и второго диффаренциаторов подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого блоков умножения, вторые входы которых подключены к выходу первого сумматора и втооым входам первого и второго блоков умножения, подключенных выходами через первый и второй блоки возведения в степень к входам соответственно первого и второго усилителей, выхосоответственно второго и третьего суммэторов, подключенных выходами к управляющим входам соответственно второго и первого блоков с переменным коэффициентом усиления, второй и третий входы второго сумматора подключены к выходам первого усилителя и первого интегратора соответственно, второй и третий входы третьего сумматора подключены к выходам второго усилителя и второго интегратора соответственно,1827664 Составитель А,Лащев Техред М,Моргентал Реда кто рректор Л.Ливри роизводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужго Гагарина. 10 Заказ 2359 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035. Москва. Ж, Раушская наб 4/5