Самонастраивающаяся система управления

1746415 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(22) Заявлено 0%0278 (21) 2578091/18-24 (51) М. НЛ.2 6 05 В 13/00 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР о делам изобретений и открытий(088. 8 Дата опубликования описания 070780(72) Авторы изобретения К. А. Пупков, Б.И, Прокопов и О.Ю. Копысов Московский институт электронного машиностроения(54) САМОНАСТРАИВАКЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ1 Изобретение относится к автомати. ческому управлению и регулированию в частности касается системы управления и стабилизации подвижными 5 объектами, сложными радиотехническими комплексами, промышленными роботами и т.д.Известны самонастраивающиеся системы управления, содержащие модель блоки вычитания, сумматор, умножители и интеграторы, предназначенные для работы с объектами, у которых численные значения параметров неизвестны и могут изменяться в широкомдиапазоне (1).Известные самонастраивающиеся системы обладают тем недостаткбм, что неизвестные параметры могут быть вычислены только после окончания переходных процессов в системе.При этом точностЪ вычисления неизвестных параметров зависит от вида воздействий, поступающих на объект и модель. Эти недостатки снижают точ 25 ность работы самонастраивающихся систем управления, сужают их область применения,Известна также самонастраивающаяся система управления, содержащая первые умножители, первыевходы которых соединены с соответствующимивыходами объекта управления, а выходя с входами первого сумматора,выход которого подсоединен к входуобъекта управления, параллельныецепи иэ последовательно соединенныхинтеграторов, причем в каждой цепивходы первых интеграторов соединеныс соответствующими выходами объектауправления и с выходами интеграторов данной цепи, выходы интеграторов через матричный делитель подключены к первым входам соответствующихвторых умножителей, вторые входыкоторых соединены с выходами соответствующих вторых умножителей, вторыевходы которых соединены с выходамисоответствующих блоков вычитания, авыходы с соответствующими входамивторых сумматоров, входы блоков вы.читания подключены к одноименнымвыходам объекта управления и модели (2 .недостатком известной является недостаточно высокая точность, связанная с невозможностью вычисления идзвестных параметров объекта воМодель 2т(И = СИ)-бх Югде у = (у у )и 6 иН)У(1), УГО)= г(2вектор выходных координамодели 2,время переходных процессов в систе- ме.Целью изобретения является повышение точности системы путем вычисления неизвестных параметров объекта во время переходных процессов.Поставленная цель достигается тем, что в системе выход первого сумматора и соответствующие выходы объекта управления подключены к входу модели, а выходы вторых сумматоров соединены со вторыми входами соответствующих.первых умножителей.На чертеже представлена самонастраивающаяся система управления объектом третьего порядка (п=З), имеющего два неизвестных параметра (п 1 = 2).Система содержит объект управления, модель 2, первые умножители 3, первый сумматор 4, блоки 5 вычитания интеграторы. 6, матричный делитель 7, вторые умножители 8, вторые сумма. торы 9, выходные координаты х , хобъекта управления, выходйые координаты у , у, у модели 2, выходные координатй , г, Сз блоковвычитания, выходные сигйалы г, г г, г, интеграторов б первой параллельной цепи, выходные сигналы гг, гг йнтеграторов б второй параллельйой,цепи, выходные сигналы ф ф 89 , г ага ф багз матричного делителя 7, выходные координаты -к -к вторых сумматоров 9, извест 4 ф 4ные постоянные сигналы с 1-ст, с 1 г-с входное воздействие Е .Работа самонастраийающейся системы управления описывается следующими уравнениями Объект управления т=Дх(Ц Ь Га, (О)=.,(,)т где х = (х х) - вектор выходных координат объекта управления, т - символ транспортирования, А - матрица неизвестных параметров объекта управления, Г(С) в (их 1) - вектор входного воздействия, Ь-(и х 1) - вектор столбец, ц (с) - управляющеевоздействие:0 1 О0 0 А= 000 0О О Оге О 0-С, а, -С, параметровсщ+, и иобъекта 1 вида 0О 0"О 0 " О 0" О 15О, -С; ".а-С О" От+ т+ и иизвестные параметры а,-с в. С расуположены на тех же местах, что и вматрице А.Выходные координаты Е Епблоков 5 вычитания описываются алгебраическим уравнениемЯ = х- у, (3)а также удовлетворяют дифференциальному уравнению25 Е ф = СЕ. И)+ Хйс(, Е- (О) = 0 утс. = ,1 - вектор выходи 1ных координатблоков вычита- ЗОООХиг(пх ш) матрица в которой х;,.х- вылгпходные координаты объекта 40 упр авле ни я принеизвестных параметрах;ос =(С; -а; ,С; -а;,- постоянный вектор, в котором 45 а,а - неизвестные коэфгде 0 ф= 0 Х, фициенты матрицы А объектауправления,с; с; - коэффициентытизвестной матрицы С,Выходные сигналы интеграторов6 удовлетворяют матричному дифференциальному уравнениюК(1) =СЙЮ+ Е(Ц, К(0) - О, (5)где Р (1) - (ив) - матрица,управляющее воздействие с) формируется ввидеи(О=- к х(0,(О О к О . О к О О 3векторы, размеров (1 си) У которыходноименные компоненты не равны нулю одновременно.Иэ нулевых компонент )с; )слфгвектора 1 образует вектор Й,"=с)с;Д, который вычисляетсяпо формулек Ф с с Р Шбт, (8)где Й = (Й; Й, ,с; - (с,т фс, ) - известные векторы размерности (1 п.) .Матрица Н размеров (щ и) вычисляется по формулеттй =т (К К) Й если де 1 Я Р) Ф О,тО, если деУЯ Р) = О.Отличные от нуля компоненты вектора ) вычисляются по формуле= ф а(= 1,", и-пч). (10)В формуле (10) о, - известные коэффициенты матрицы А объекта управления, Й - заданные константы,3 рСамонастраивающаяся система управления работает следующим образом.Объект управления имеет неизвестные параметры а и а, параметра - известен. Йзмерению доступнывходное воздействие М, управляющеевоздействие й и выходные координатыобъекта управления 1: х, х, хэНеизвестные постоянные параметры а,а объекта управления непосредственно измерены быть не могут.Для управления объектом с помощью самонастраивающейся системы одноименные выходные координаты объекта управления и модели 2 сравниваются на блоках 5 вычитания по формуле (3) .Выходная координата хобъектауправления соединена с входом интегратора б, стоящего первым в цепииз и = 3 последовательно соединенныхинтеграторов б, образующих первуюпараллельную цепь. Аналогично соединена выходная координата х со второй цепью из и = 3 последовательносоединенных интеграторов б, Общеечисло таких параллельных цепей равно в = 2, т.е. числу неизвестных коэффициентов матрицы А. Выходная координата хз объекта управления подключена к входу модели 2. Числои = 3совпадает с порядком дифференциального управления, которое описываетобъект управления,Выходы интеграторов б,стоящие водной параллельной цепи, соединены с,-а, д-о5 - (иси) - матрица. Окончательно иэ (11) получаемХЯ)=.ОХР)+ ГЮ Х(0): Хц(12)гдеООО О600= О О О". О О б 5 -, (и и) - матрица. входом первого интегратора б этойцепи, Параллельные цепи из последовательно соединенных интеграторов бвыполняют интегрирование матричногодифференциального уравнения (5),Выходы всех интеграторов б подключены к входу матричного делителя 7, вычисляющего матрицу В+ поФормуле (9) .Выходы И 0,матричного делителя 7соединены с первыми входами соответствующих вторых умножителей 8, совторыми входами которых соединенывыходы соответствующих блоков вычитания, а выходы вторых умножителейподключены к входам соответствующих15 вторых сумматоров 9.Вторые умножители, первые входыкоторых присоединены к выходу матричного делителя 7, и вторые сумматоры 9 производят вычисления по фор 20 мулам (7) и (8),Выходы вторых сумматоров 9 подключены ко вторым входам соответствующих первых умножителей 3, первыевходы которых соединены с соответст 25 вующими выходами объекта управления,а выходы первых умножителей 3 соединены с входом первого сумматора4. Выход первого сумматора 4 присоединен к входам объекта управления3 и модели 2На выходе первого сумматора 4 формируется сигнал Р(1) + (1), в котором управляющее воздействие м вычисляется по Формуле (б) .После вычисления по Формулам (8)+ 1(,) является Функцией теперь ужеизвестных параметров а; объекта управления и заданных констант Й; .управление (7) обеспечивает заданный4 О вид переходных процессов по выходным координатам х 1(Ф.),:,хобъекта управления, который полностью определяется коэффициентамиЙ( Р = 1,и), задаваемыми по желанию.45 Подставляя в уравнение объектауправления (б), учитывая (7), (8) и746415 Формула изобретения Ф ФИИПИ Заказ 3941/36 Тираж 956 Подпксно Ф ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная 7Предложен н ая самон астр аи вающая сясистема облегчает задачу унификации ;, систем управления и может найти применение в тех системах, где предъявляются повышенные требования на форь и длительность переходных процессов, таких как системы управления подвижными объектами в условиях неполной информации об их параметрах при действии на них неконтролируежх возмущений,Самонастраивающаяся система управления, содержащая первые умножители, первые входы которых Соединены с соответствующими выходами объекта управления, а выходы с вхо-дом первого сумматора, выход которого подсоединен к входу объекта управления, параллельные цепи из последовательно соединенных интеграторов, причем в каждой цепи входы первых интеграторов соединены с соответствующими выходами объекта управления и с выходами интеграторов данной цепи,.выходы интеграторов .через матричный делитель подключены к первым входам соответствующих вторых умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих вторых умножителей, вторыевходы которых соединены с выходамисоответствующих блоков вычитания,а выходы с соответствующими входамивторых сумматоров, входы блоков вычитания подключены к одноименнымвыходам объекта управления и модели,отличающаяся тем, чтос целью повышения точности системыпутем вычисления неизвестных параметров объекта во время переходныхпроцессов, в ней выход первого сумматора и соответствующие выходыобъекта управления подключены к входу модели, а выходы вторых сумматоров соединены со вторыми входамисоответствующих первых умножителей. Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1, Солодовников В, В. и др. Расчет и проектирование аналитическихсамонастраивающихся систем с эталонными моделями, М., 19 72, с. 1425 -17,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2443151/24,кл. С 05 В 13/02, 11.01.75 (прототип),