Адаптивная система управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 51) 0 05 В 174 Ю-. Й НИЯ ЗЙЬЖЖЖ ав 1 ССР(проы- ыГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Ли Р. Оптимальные оценопределения характеристик и упления. М., "Наука", 1966, с. 12, Авторское свидетельствоР 980070,кл. 0 05 В 17/00,1980тотип).(54)(57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая модель объекта управления, подключенную первым выходом к первому входу первоо сумматора, второй вход которого соединенс выходом объекта управления, выходпервого сумматора подключен к первому входу первого блока умножения,выход регулятора соединен с входомобъекта управления, первым входоммодели объекта управления, входомблока определения модуля и входомрелейного блока, выход которого соединен с вторым входом первого блокаумножения, выход которого подключенк первому входу первого блока деления, к второму входу которого подключен через второй сумматор выход блока определения модуля, выход первогоблока деления соединен с вторым входом модели объекта управления, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения точности и качествауправления, в нее введены два блока,801 110 А памяти, второй и третий блоки умножения, третий и четвертый сумматоры, второй блок деления, блок сравнения и три эадатчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с выходом первого задатчика, второй вход с первым выходом блока сравнения, третий вход - с первым выходом второго блока памяти, первый выход первого блока памяти соединен с первыми входами второго блока умножения, третьего блока умножения и второго блока памяти, второй выход первого блока памяти соединен с третьим входом модели объекта управления, подключенной вторым выходом к второму входу второго блока умножения, выход Я которого через третий сумматор поцключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с третьим выходом модели объекта управления, выход второго блока деления соединен с вторым входом Я третьего блока умножения и вторым входом второго блока памяти, вход четвертого сумматора подключен к в ходу третьего блока умножения, а в ход - к входу блока сравнения, соединенного вторым выходом с ретьим входом второго блока памяти, подключенного выходом к входу регулятора, выход второго задатчика соединен с входом третьего сумматора и выход третьего задатчик подключен к третьему входу третьего блока умножения, 1136110Изобретение относится к автоматическому управлению нестационарнымитехнологическими процессами и может быть использовано в.химической,нефтехимической М металлургическойпромыаленности, в частности, припроизводстве кальцинированной .соды.Известна адаптивная система управления нестационарным процессом,содержащая ббъект управления и соединенный с ним первым входом блокидентификации, с выхода которогосигнал поступает на блок управления,а выход блока управления соединенс входом объекта и вторым входомблока идентификации 1,15Недостатками этой системы являются отсутствие необходимых условийдля идентификации и низкая точностьуправления при выходе управляющихвоздействий, определенных блоком уп- щравления, за пределы технологическихограничений. Первый из указанных недостатков обусловлен техническойреализацией линейно зависимых управляющих воздействий и закона идентификации на основе квадратичной мерыкачества идентификации. Второй недостаток связан с отсутствием возможности технически реализовать управляющие воздействия, определенные блоком управления, что приводит к рассогласованию реального и заданноговыходов объекта управления,Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является адаптивная система управления, содержащая объект управления и модель объекта управления, соединенные соответственно выходом и первым выходом свходами первого сумматора,выход"которого соединен с первым входом бпо 40ка умножения, регулятор, выходы кото-рого соединены с входами объекта управления,первыми входами модели,последовательно соединены через входырелейного блока, вторые входы первого 5блока умножения - с первыми входами, первого блока деления и.через входыблока выпрямителей, сумматор - свторым входом первого блока деления,причем выходы первого блока делениясоединены с вторыми входами модели Ц,Однако для известной системы характерны недостаточная точность иневысокое качество управления, приводящие к увеличению расходов входных материальных и энергетическихпотоков технологического процесса -объекта управления, что обусловленоотсутствием учета технологическихограничений на расходы входных пото- Оо,ков и приводит к рассогласованию заданного значения параметра выходного потока и его реального значения,т.е, снижению точности управления.Кроме того, система синтеэирована с 65 использованием показателя качества управления в виде квадратичной формы только от изменений входных потоков, параметрами которой является стоимость входных потоков.Цель изобретения - повышение точости и качества адаптивной системы управления.Поставленная цель достигается тем, что в адаптивную систему управления, содержащую модель объекта управления, подключенную первым выходом к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом объекта управления,выход первого сумматора подключен к первому входу первого блока умножения, выход регулятора соединен с входом объекта управления, первым входом модели объекта управления, входом блока определения модуля и входом релейного блока, выход которого соединен с вторым входом первогоблока умножения, выход которого подключен к первому входу первого блока деления, к второму входу которого подключен через второй сумматор выход блока определения модуля, выход первого блока деления соединен с вторым входом модели объекта управления, введены два блока памяти, второй и третий блоки умножения, третий и четвертый сумматоры, второй блок деления, блок сравнения и три задатчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с выходом первого эадатчика, второй вход - с первым выходом блока сравнения, третий вход - с первым выходом второго блока памяти, первый выход первого блока памяти соединен с первыми входами второго блока умножения, третьего блока умножения и второго блока памяти, второй выход первого блока памяти соединен с третьим входом модели объекта управления, вторым выходом подключенной к второму входу второго блока умножения, выход которого через третий сумматор подключен к первому входу второго блока деления, второй вход которого соединен с третьим выходом модели объекта управлений, выход второго блока деления соединенс вторым входом третьего блока умножения и вторым входом второго блока памяти, вход четвертого сумматора подключен к выходу третьего блока умножения, а выход - к входу блока сравнения, вторым выходом соединенного с третьим входом второго блока.памяти, выходом подключенного к входу регулятора., выход второго эадатччка соединен с входом третьего сумматора и выход третьего задатчика подключен к третьему входу третьего блока умножения.С технологической точки зрения в отличие от известной адаптивной системы качество ведения техноло" гического процесса фиксируют на основе интегрального показателя расходов входных материальных и энерге тических потоков технологического процесса 10 к к- ко :а. ба После завершения коррекции пара метров контур идентификации (блоки 4,6, 7, 8, 9) переходит в состояниеожидания реакции на новые расходывходных потоков, С появлением реакции идентификация возобновляется,Завершение идентификации переводит в активное состояние из состояния ожидания контур определения расходов входных потоков (блоки 1020), Указанный контур в зависимостиот конкретной реализации осуществляет от 1 до 2" циклов. поиска расходов входных потоковминимизирующихинтегральный показатель расходоввходных материальных и энергетических потоков.Первый цикл поиска управляющихвоздействий отличается от всех последующих.тем, что первый 18, второй 19 и третий 20 эадатчики устанавливают в заданное состояние (дляинтервала времени ) . Кроме того,в блоке 17 сравнения устанавливаютКначальное значение 1 О, заведомобольшее 1,",р .Поиск оптимальных расходов входных потоков на в -ом цикле осуществляется следующим образом, Первыйблок 10 памяти, ожидающий окончания щ -1 цикла, переходит в активное состояние и формирует допустимые значения расходов входных потоков в соответствии с хранящейся матрицей и значениями 0; и О";, поступающими на первый вход с первого задатчика 18. На каждом цикле используется одна строка матрицы (имеющейразмерность: количество циклов о)соответствующая номеру цикла. Строки матрицы состоят иэ ь цифр: ми-нус единиц, плюс единиц и одногонуля, Формирование значений расходов входных потоков происходит путем замены элементов строки матрицыверхними или нижними граничными значениями входных потоков, причем 1 -йэлемент строки соответствует,1 -мупотоку, минус единица заменяется нанижнее граничное значение, а плюс.единица - на верхнее граничное значение, Исключение составляет нулевой элемент строки с номером 1, он 20 иУм1:1блоки, введенные дополнительно впредлагаемую систему позволяют образовать новый контур управления,и 25повысить точность и качество управления,На чертеже представлена блок-схема предлагаемой адаптивной системыуправления. 30Система содержит модель 1 объекта,у".равления, первый сумматор 2,объект 3 управления, первый блок 4умножения, регулятор 5, блок 6 определения модуля, релейный блок 7,первый блок 8 деления, второй сумматор 9, первый 10 и второй 11 блоки памяти, второй 12 и третий 13блоки Умножения, третий 14 и четвертый 15 сумматоры, второй блок 16 деления, блок 17 сравнения, первый 18. 40второй 19 и третий 20 задатчики, выход 21 блока сравнения, выход 22 второго блока памяти.Система функционирует следующимобразом, 45кРасходы входных потоков 0 в момент времени к с регулятора 5 поступают на вход и -мерного объекта 3 управления, первый вход модели 1, входы релейного блока 7 и блока 6. В 50течение. заданного интервала времени 2 расходы входных потоков остаются постоянными, и происходитидейтификация параметров модели процессас последующим определением 55значений новых расходов входных пото"ков. Выход " объекта 3 управления ивыход "м модели сравниваются в первом сумматоре 2. После этого ошибкарассогласования с выхода первого сумматора 2 к 3 -Уно1 = С П1-1где и - число входных потоков,Г - стоимости входных потоков;1значение входных потоков.При заданном значении параметравыходного потока технологического процесса, у+, заданных верхних 1, и нижних 0 граничных значениях1 РЕПвходных потоков, а также при идентифицированных параметрах а, модели йестационарного технологического процесса используется в контуре идентификацииблоки 4, 6, 7, 8, 9) для определения величины коррекции параметров модели по законуДа,: - -д - э ОЕ о".,причем релейный блок 7 вырабатывает сигналы я 1 кп н;, а блок 6 и второйксумматор 9 образуют .Е 0"; . Величина коррекции параметров модели поступает на модель 1 через второй вход и приводит к новым значениям пара- метрови управление передается через блок сравнения на третий вход второго блока 11 памяти. Последний активизируется и запоминает значения расходов входных потоков, поступающих на первый вход с первого выхода первого блока 10 памяти и на второй вход с выхода второго блока 16 деления со. ответственно. После запоминания значений расходов входных потоков второй блок 11 памяти переходит в состояние ожидания и замыкается обратная связь через блок 10 памяти, В результате этого начинается в+1 цикл.Работа контура определения значений расходов входных потоков на всех циклах, кроме последнего, аналогична.На последнем цикле обратные связи не замыкаются, управление передается с блока 17 сравнения на второй блок 11 памяти, откуда записанные последними, а следовательно, оптимальные значения расходов входных потоков через второй выход поступают на вход регулятора 5 и затем реализуются. Контур определения значений расходов входных потоков переходит в состояние ожидания.Функционирование предлагаемой адаптивной системы в момент времени К+р Г(р=0,1,2) аналогично описанному. Изобретение реализует предложения дуального управления и может быть использовано для широкого класса не- стационарных технологических процессов, например, в производстве кальцинированной соды.Техническим преимуществом предлагаемой системы по сравнению с известной является то, что она учитывает ограничения на расходы входных потоков, позволяет в результате корректировки модели добиться высокой точности управления нестационарными технологическими процессами. Поскольку система минимизирует интегральный показатель расходов входных материальных и энергетических потоков, она улучшает технико-экономические показатели ведения процесса. Кроме того, при управлении процессом она обеспечивает адаптацию не только к изменению характеристик процесса, но и к изменению ограничений на расходы входных потоков в каждом такте управления. Это особенно важно при согласовании функционирования нескольких технологических объектов. ъ 1причем на входы блока 13 умножения поступают полностью сформированные значения расходов входных потоков с 4 выхода второго блока 16 деления и первого выхода первого блока 10 памяти, с выхода задатчика 20 поступают значения стоимостей входных потоков С,", Блок 17 сравнения и второй О блок 11 памяти определяют 1, и соответствующие ему значения Ух.Еслн 1 ъ 1,", где 1,", = тдп 11 о, 1 1" то через выход блока 17 сравнения и первый вход первогоблока 10 памяти замыкается обратная связь, в результате чего начинаетсяХ Х Х к щ+1 цикл, Если.1, 1 то 1 1= 1 остается равным нулю. Таким образом,на ю-ом цикле получаемХ11, ее 30,-00,Ц; 5П Я,; 111 1 Кпричем , , ( могут принимать всезначения а 1 1 до п включительно. Вторые блоки 12 умножения, блок 16 деления, задатчик 19 и третий сум матор 14 вычисляют значенияи 1У = (уф-а",У, )/аф 1причем на первый вход второго блока 12 умножения поступают сформиро-ванные значения расходов входных потоков ц," с первого входа первого блока 10 памяти, а на второй вход - значения параметров модели о, второго входа модели 1. Парные произве дения а" Пх с выхода второго блока 12 умножения поступают на входы третьего сумматора 14, на другой вход которого поступает с второго задатчика 19 заданное значение параметра выходного потока технологическогои- процесса уф. Разность уф-, а". 0" с выхода третьего сумматора поступает на первый вход второго блока 16 деления, на другой вход которого с Зо выхода модели 1 поступает значение параметра а"; .Номер параметра, поступающего на вход второго блока 16 деления, определяется сигналом, идущим в каждом цикле с выхода первпго блока 10 памяти на третий вход модели 1. Блок 13 умножения, задатчик 20 и . четвертый сумматор 15 вычисляют интегральный показатель входных потоков 401136110 Составитель Н.Кудрявцев Техред З,палий Корректор Е.Сирохма едактор енк аказ 10284/3 Тираж 8 бЗИПИ Государственного комипо делам изобретений и оМосква, Ж, Раушская писно СР