Адаптивная система управления нестационарным объектом

Союз СоветскнкСоциалнстнческнкРеслублнк ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 792216(23) Приоритет ао делам иэобретеиий и открытий( 088. 8) Опубликовано 30,12.80, Бюллетень Ло 48 Дата опубликования описания 30,12,80(54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМПредложение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах управления летательных аппаратов.Известны системы управления 11.Недостаток этих систем состоит в том, 5 что бесконечно большой коэффициент усиления физически не реализуем в линейных системах, а следовательно, инвариантность систем обеспечивается с некото 10 рой погрешностью, тем большей, чем меньше коэффициент усиления системы. Кроме того, в этом случае обеспечение свойства параметрической инвариант 15 ности, как правило, встает в противоречие с обеспечением устойчивости движения системы, поскольку увеличение коэффициента передачи системы связано с уменьшением запасов устойчивости. Степень инвариантности таких систем низка, а практическое их применение ограничено системами, которые могут работать в ав- токолебательном скользящем режиме,Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сушности и достигаемой нели является система, содержщцая измерительное устройство, блок ттдентификацни, бпок вычисления сигнапа адаптивного управления и органы управления 21. Эта система на основании измеренных сигналов, пропорционапьньк координатам движения объекта управления и управляккцих воздействий, а также на основании сигналов,. попученных в результате решения задачи идентификации, формирует управпякаций сигнал по алгоритму адаптивного управления.К недостаткам прототипа относятся неудовпетворитепьное качество переходного процесса, весьма ограниченная возможность его практического применения, поскольку здесь не учитываются реально существующие внешние аддитивные возмущения, помехи, а также нестациопарность объекта управления, Указанные же факторы приводят к тому, что идентификация объекта управления производится суправления, обеспечивающий системе лишь выпопнение условий устойчивости. Перекпючение с адаптивного управления на обычное позволяет обновить информацию 55в блоке 8 памяти о значениях управляющего сигнапа, которая может быть искажена накопившейся погрешностью идентификации, и уточнить на ее основе эначе 3 7.9221 .погрешностью, часто исключающей достижение требуемой параметрической инвариантности. Недостатком ,прототипа является и то обстоятельство, что укаэанная система не обеспечивает необходимого свойства грубости по отношению к случайным изменениям параметров объекта управления, и, следовательно, может оказаться при определенных условиях неустойчивой. 1 б Бель изобретения - увеличение устой-.чивости и повышение качества переходного процесса при параметрических возмущениях.Это достигается тем, что в адаптивную систему, содержащую блок измеренияуправляющего воздействия и последовательно соединенные блок вычисления сигналаадаптивного управления, органы управпения, объект управления, измеритель выходного сигнала, блок идентификации и анализатор погрешности идентификации, а входобъекта управления соединен с входомблока измерения управляющего воздействия, допопнитепьно введены блок памяти, 25корректирукхцее звено и последовательносоединенные коммутатор и блок формирования сигнала пинейного управления, выход которого связан с выходом блока вычисления сигнала адаптивного управления, 30второй выход коммутатора соединен совходом блока вычисления сигнала адаптивного управпения и через корректирующеезвено со вторым входом органов управления, первый и второй входы блока памяти з 5соединены с выходами соответственно из,мерителя выходного сигнала и блока измерения управляющего воздействия, первый выход блока памяти соединен со вторым входом анализатора погрешности иден тификации, а вторые выходы - со вторымивходами блока идентификации, выход которого подкщочен к первому входу коммутатора, второй вход коммутатора соединенс выходом анализатора погрешности идентификации.Функциональная схема системы дискретного адаптивного управления изображенана чертеже,Она содержит объект 1 управленияизмеритепь 2 выходного сигнала, блок 3идентификации, коммутатор 4, анализатор5 погрешности идентификации, блок 6 вычисления сигнала адаптивного управпения,блок 7 формирования сигнала линейногоуправления, блок 8 памяти, органы 9 управления, блок 1 О измерения управляющего воздействия, корректирующее звено 11,6 41Система работает следующим образом.Сигнал, пропорциональный координате движения объекта 1 управления, измеренный измерителем 2 выходного сигнала, подается на первый вход блока 3 идентификации. На другие входы этого блока поступает информация о предыдущих значейиях измеряемой величины и сигнала управления. На основе этой информации в блоке 3 идентификации производится вычисление неизмеряемых коэффициентов управления объекта управления путем решения системы линейных алгебраических уравнений, где в качестве аргументов испопьэуют измеренные в настоящий и предыдущие моменты времени значения входного и выходного сигнала. Результаты вычислений из блока 3 идентификации подаются в анализатор 5 погрешности идентификации, где сравниваются по модулю с некоторыми заданными номинальными значениями идентифицируемых величин, хранящимися в блоке 8 памяти, Если разность значений модуля иден тифицируемой величины и модуля соответствующего заданного значения не превышает требуемой погрешности идентификации . то анализатор 5 погрешности идентификации подает сигнал на коммутатор 4, обеспечивающий передачу информации с выхойа блока 3 идентификации на блок 6 вычисления сигнала адаптивного управления, который совместно с блоком 11, решая нелинейный раэностный алгоритм управления, вырабатывает сигнал, обеспечивающий в системе требуемое свойство параметрической идентификации.В случае, если задача идентификации решается с погрешностью, превьпцаюшей заданную, то в анализаторе 5 погрешнос ти идентификаций рассчитанное с недопустимой погрешностью значение параметраобъекта 1 управления аннулируется и заменяется его номинальным значением,взятый из блока 8 памяти, Коммутатор4 переключает выдачу информации и подает ее не на вход блока 6 вычисления сигнала адаптивного управления, а, на блок 7 выдачи сигнала линейного управлениягде реализуется обычный линейный алгоритм79225нла идентифицируемых параметров. В этом случае адаптивное управление на короткое время отключается, за счет алгоритма линейного управления отрабатываются и компенсируются возмушения, вызванные накопившимися ошибками идентификации, и затем вновь вкпючается адаптивное управление при новых начальных условиях.Переключение с адаптивного управления щ на обычное линейное происходит,.как правило, на тех участках движения объекта управления, где наиболее существенно проявляется его нестационарность и, следовательно, усложняются усповия работы регу-пятора. Реализация более простого линейного апгоритма управления в этих условиях облегчает работу регулятора, Таким образом, блок 7 здесь, помимо указанных функций, выполняет роль резервного регулятора, включающегося в наиболее ответственные моменты времени, когда в силу наложенных на систему ограничений по точности идентификации адаптивное управление является недостаточно эффективным.Положительный эффект от использования изобретения в системах автоматического управления подвижными нестационарными объектами состоит в том, что за счет повышения точности идентификации коэффициентов уравнения объекта управления обеспечивается бопее полно свойство инвариантности переходного процесса в замкнутой системе к параметрическим возмущениям при обязательном обеспечении свойства грубости. Формула изобретения40Адаптивная система управпения нестационарным объектом, содержащая блок измерения управляющего воздействия и по 16 6следовательно соединенные блок вычисления сигнала адаптивного управления,.органы управления, объект управления, измеритель выходного сигнала, блок идентификации и анализатор погрешности идентификации, а вход объекта управления соединен со входом блока измерения управлякщего воздействия, о т л и ч а ю ш ая с я тем, что, с целью увепичения устойчивости и повышения качества переходного процесса при параметрических возмущениях системы, она содержит бпок памяти, корректирующее звено и последовательно соединенные коммутатор и блокформирования сигнала линейного управления, выход которого соединен,с выходомблока вычиспения сигнала адаптивногоуправления, второй выход коммутаторасоединен со входом блока вычисления сигнала адаптивного управления и через корректирующее звено - со вторым входоморганов управпения, первый и второй входы блока памяти соединены с выходамисоответственно измерителя выходного сигнала и блока измерения управляюшего воздействия, первый выход блока памяти соединен со вторым входом анализатора погрешности идентификации, а вторые выходы. - со вторыми входами блока идентификации, выход которого соединен с первымвходом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом анализаторапогрешности идентификации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Петров Б. Н. и др. Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем управления М., Машиностроение", 1972, с. 103-119.2. Крутько П. Д. Вариационные методы синтеза систем с цифровыми регупяторами.М., "Соьрадио. 1967, с, 399,402 ( прототип) .792216 оставитель А. Лашевехред Л,Пекарь Корректор И. Муска ираж 9 Государсам иэобрМосква,ул. Проектна Филиал ППП "Патент, г, Ужг эктор И. Грузовааз 9432/47 ВНИИП по деп 113 О 35, 6 Подписноетвенного комитета СССРетений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5