Система управления нестационарным объектом с восстановлением вектора состояния

ИСАНИ ТЕНТ СТА ЦИОНАРЛЕНИЕМ мам управления новлением векия является поКомитет Российской Федерации по патентам и тоаарным знакам(6) Пащев Анатолий Яковлевич(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕНЫМ ОБЪЕКТОМ С ВОССТАНОВВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ(19) К 3 (11) (51) 5 005323 00 005811 вышение точности и быстродействия, упрощение системы управления нестационарным объектом при неполностью измеряемом векторе состояния объекта, Цепь достигается за счет введения в систему девяти матричных умножителей и блока дифференцирования с соответствующими связями, чем обеспечивается более точная оценка вектора из-за отсутствия статической ошибки коррекции наблюдателя из-за неравенства параметров объекта управления и параметров наблюдателя. 1 ил.(4) Изобретение относится к системам управления нестационарным обьектом с восстановлением вектора состояния.Известна система управления нестационарным объектом с восстановлением вектора состояния, содержащая нестационарный объект управления, модель обьекта управления, сумматоры, блок настройки параметров, матри нные умножители, наблюдающее устройство Луенбвргера,Недостатком известной системы управления нестационарным обьектом является низкая точность и быстродействие, а также сложность функциональной схемы,Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. упрощение системы управления нестационарным обьектом при неполностью измеряемом векторе состояния обьекта.Цель достигается тем, что система содержит матричный дифференциатор, сумматор и два матричных умножителя,Рассматривается нестационарный объект управления где А(т) - (пхп) матрица обьекта;Ьф - (пхгп) матрица управления и с гп; х(1), О(т) - (пх 1) и (п 1 х 1) вектора соответственно состояния обьекта и управления,Пусть вектор состояния имеет вид где У(т) - измеряемая часть вектора состояния;Е(т) - неиэмеряемая, но восстанавливаемая при помощи наблюдателя Луенбергера величина.Решается задача обеспечения поведения нестационарного объекта управления как стаЦионарного, динамика которого описывается в виде где А, В =сопмдля чего запишем равенства Запишем (1) с учетом (4) в виде х - А + Ьа(тх + В + ЛЬ(тЦО (5) Из (1) и (5) очевидно, что Ах+ ВО = А(1 х+ 8(т)О 5 -Ла(1)х- ЬЬ(т)О = х (6) Найдем из (5) значение величины компенсации объекта (1):10 7= - Ьа(й)х - Вф)О =- Ах+ ВО - х (7) Если дополнительно определить величину Х иэ первой части уравнения (7), то становится ясным, что иэ уравнения (7) можно определить добавку к управлению В(1) О (1), т,к. Х(т) и О(1) доступны для измэрения, А и 8 - известны.Если из (2) записать уравнение наблюдающего устройства то из него видно, что обратная связь по ошибке в нем тем больше, чем больше величина (У - СХ). Для уменьшения его до нуля запишем уравнение наблюдающего устройства в виде30х=Ах+ВО+ К(У- Сх)+ КХ У) -сх)от (9) Интегральная составляющая в(9) позволит свести к нулю разницу между выходами модели обьекта и повысит точность работы наблюдающего устройства и в случае наблюдающего устройства Луенергера для оценки вектора ЕАналогичным образом поступим и с 40 ошибкой коррекции (7) и запишем ее в следующем, виде 1 = К 1(Ах + ВО - х) + К 2,1 (Ах + Таким образом, реализация наблюдающего устройства Луенбергера для оценки 50 недостающего вектора состояния л(1) нестационарного обьекта управления становится корректным, так как обьект управления вида (1) с корректирующим сигналом в виде (10) будет вести себя также как модельный 55 вид(Э),Запишем уравнение наблюдателя Луенбергера иэ (2) 1 л е = (А 22 - КА 12) + КУ - А 11 У-В 10) + А 21 У + В 2 О, (11) где А 11, А 12, А 21, А 22 - составляющие блочной матрица А, а В = (В 1 В 2) и введем в нее интегральную составляющую - как зто сделано в уравнении (9) л2 = (А 22 - КА 2) + КУ - А-В 10)+ А 21 У+ В 20+ ) К(УТеперь реализуем абъектуправления(1) с сигналом коррекции (10) и наблюдателем Луенбергера (12).На чертеже представлена система управления нестационарным обьектом с наблюдателем Луенбергера.Приняты следующие обозначения; сумматоры 1, 2, 3, объект 4 управления, интеграторы 5, 6, 7, дифференциатор 8, усилитель 9, матричные умножители 10-18, сумматоры 19-20.Система работает следующим образом.Параметрическое возмущение Р(т) воздействует непрерывно на параметры обьекта управления 4, Входной сигнал О(т) поступает на вход сумматора 1 и на вход матричного умножителя 10, Выходной сигнал обьекта управления поступает на входы матричных умножителей 11-14 и на вход дифферьнциатора 8, на вторые входы дифференциатора 8 и матричного умножителя 11 поступает сигнал г(1) с выхода наблюдаФормула изобретения СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЬЕКТОМ С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ. содержащая первый сумматор, подключенный выходом к входу объекта управления, выход которого является выходом значения измеряемой части вектора состояния системы управления, усилитель, три интегратора и второй, третий, четвертый и пятый сумматоры, отличающаяся тем, что в нее введены девять матричных умножителей и блок дифференцирования, подключенный выходом к инвертирующему входу второго сумматора, вход системы соединен с первым неинвертирующим входом первого сумматора и через первый, второй и третий матричные умножители подключен к первым неинвертирующим входам соответственно второго, третьего и четвертого сумматоров, вторые неинвертирующие входы которых соединены с выходами соответственно четвертого, пятого и шестого матричных умнотеля Луенбергера, которым является выход сумматора 3, Сигналы с выходов матричных умножителей 10. 11 и дифференциатора 8 поступают на входы сумматора 20, сигнал с 5 выхода последнего через усилитель 9 и интегратор 5 поступает на вход сумматора 1, на выходе которого получается скорректированный сигцд управления, равный 0(1) + У 1(т), Матричные умножители 12, 10 14-17, сумматоры 2, 3 и интегратор 6 представляют собой наблюдатель Луенбергера, реализующий алгоритм по уравнению (11).Для введения интегрирующей составляющей введены дополнительно интегратор 7, 15 сумматор 19 и матричные умножители 13, 16и 17. Сигналы на сумматор 19 поступают с выходов матричнь 1 х умножителей 13, 18 и 16, на входы последних поступают соответственно сигналы г и О. Интегратор 7 накап ливает сигнал с выхода сумматора 19 до техпор, пока на входе его не будет нулевой сигнал. Тем самым наблюдатель Луенбергера скорректированный сигналом с выхода интегратора 7 - этот сигнал поступает на 25 вход сумматора 2 обеспечивает более точную оценку вектора 2 из-за отсутствия статической ошибки коррекции наблюдателя из-за неравенства параметров обьекта управления и параметров наблюдателя, 30 (56) Борцов Ю,А., Поляков Н.Д. и ПутовВ.В, Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением, Л.: Знергоатомиздат, 1984, с. 109, рис, 4.4. жителей, выход обьекта управления соединен с первой группой входов четвертого умножителя иблока дифференцирова ния и входами пятого, шестого и седьмогоматричных умножителей, выход третьего сумматора через первый интегратор подключен к первому неинвертирующему входу пятого сумматора, выход которого является выходом значения восстанавливаемой части вектора состояния системы управления, соединенным с второй группой входов четвертого матричного умножителя и блока дифференцирования, а через восьмой и девятый матричные умножители подключен к третьим неинвертирующим входам соответственно третьего и четвертого сумматоров, выход четвертого матрич ного умножителя соединен с вторымнеинвертирующим входом второго сумматора, подключенного выходом через усилитель и второй интегратор соответственно к второму и третьему неинвертирующим вхо дам первого сумматора, выход седьмого2003165 Составитель В. СурниТехред М.Моргентал орректор Н, Король едактор В, Трубче Тираж ПНПО "Поиск" Роспатента 13035, Москва, Ж, Раушская н исно Заказ 32.Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент". г Ужго матричного умножителя соединен с вторым неинвертирующим входом пятого сумматора и четвертым неинвертирующим входом третьего сумматора, инвертирующий вход которого соединен с выходомтретьего интегратора, подключенного входом к выходу третьего сумматора,