Адаптивная система управления

(51) 4 СРОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ТЕНИЯ БР ЕТЕЛЬСТ 1 пуску и машин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ К АВТОРСКОМУ(7) Научно-производственное объединение по созданию и вьсредств автоматизации горнь(54) (57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, содержащая последовательно.соединенные эадатчик, элементсравнения, аналого-цифровой преоб"разователь и блок памяти, состоящийиэ ячеек памяти, тактирующий генератор, последовательно соединенныеразделительный элемент и регулятор,подключенный выходом к входу объекта регулирования, выход которогосоединен с вторым входом элементасравнения, н (и+) экстраполяторов,отличающаяся тем, что,с целью повышения точности управле-.ния, в нее введены и логическихблоков, причем информационный вход первого логического блока соединенс первым выходом блока памяти,управляющий вход первого экстраполятора соединен с управляющимвходом первого логического блока ис первым выходом тактирующего генератора, второй вход которого соединен с вторыми входами аналогоцифрового преобразователя, и блокпамяти, второй выход которого соединен с первым информационным входом второго логического блока,второй информационный вход которогосоединен с первым выходом первогологического блока, первый, второйи третий информационные входы К-го(К ) 2) логического блока соединенысоответственно с (К)-.(К-)- иК-ым выходами блока памяти, а четвертый информационный вход К-гологического блока соединен с первым выходом (К)-го логическогоблока, информационный вход каждогоК-го экстраполятора соединен соответственно с вторым выходом каждогоК-го логического блока, а информационный вход (и+1)-го экстраполятора соединен с первым выходом и-гологического блока, выходы всех(и+1)-ых экстраполяторов соединеныс соответствующими входами разделительного элемента.1174903 1Изобретение предназначено дляуправлении динамическими объектами,в которых ненаблюдаемые переменныезаменяются их прогнозируемыми зна"чениями, и может эффективно работать в условиях большой априорнойнеопределенности, изменчивостипараметров объекта управления исильных помех,Класс объектов, для управлениякоторыми можно использовать предложенное адаптивное устройство, ограничен быстродействием системы регулирования (г. ) и периодом собственных колебаний объекта.Время регулирования (г. ) склаРдывается из времени вычисленияуправляющего воздействия, временисрабатывания исполнительного механизма и времени запаздывания выходного сигнала, Шаг дискретизацииЛ Т должен быть равен или большевремени регулирования, чтобы прикаждом новом измерении можно былополучать новую информацию,С другой стороны, шаг й ограничен частотой колебаний объектауправления, В случае управленияпроцессом, имеющим колебательныйхарактер, на отрезке, где производная не изменяет знака, должно уместиться не менее шести интерваловдС: три интервала для производствачетырех измерений и три прогнозных,интервала. Если Т - период собственных колебаний, то производная меняетзнак через интервал Т/2, на которомдолжно разместиться не менее б М ,Таким образом йР ( М (, , что иТопределяет класс объектов, управление которыми эффективно с использованием предложенного адаптивногоустройства,Целью изобретения является повышение точности управления.На фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемой системы управлении;на фиг,.2 - блок-схема алгоритмауправления.Адаптивная система управлениясодержит задатчик 1, элемент 2 сравнения, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 памяти, тактирующий генератор 5, разделительныйэлемент б, регулятор 7, объект 8регулирования, (п+1) экстраполяторов 9 р 92 у 95 у 91 е еь 9 (ьу 1 илогических блоков 10,0109,. Логические блоки 10, 10210 я определяют знак произведения двух разностей и могут быть реализованы каждый в виде последовательно соединенных дифференциального усилителя и логической схемы И-ИЛИ,Экстраполяторы 9, 92,.,9(+1представляют собой известные дискретные сглаживающие фильтры козффи 9циенты которых определяются видомэкстраполирующей функции.Накопленная информация (предыстория) считается полезной, если функция У =Й(б) не претерпевает резкихизменений со сменой знака производной. Функция у =Й(С) задана своимидискретными значениями, равностоящими на шаг д 1. Тогда условие сохранения знака производной на 1.-омшаге( У У )(У У 2) 7 О.Если знаки разностей одинаковы,25то на участке от Сдо С; вели 1-2чина у=Я (С) не претерпевает резкихизменений и величины у, , У; 2могут вносить полезную информацйюдля вычисления прогноэируемого значения У . В противном случае, когдазнаки разностей не одинаковы, предыстория (значение уи все пре.дыцушие) не должна учитываться.При изменении глубины предысториифункция У =Й(й) меняет свой вид,35 поэтому для каждого значения учитываемой глубины предыстории предусмотрен свой экстраполятор,Два частных случая имеют важноезначение для обеспечения быстро 4 О действия системы: вход в зону регулирования (сброс рассогласования донуля) У- 0 у - 0 Выход из зонырегулирования (наброс рассогласования), у;=О, У ФО, У =45 Первый и второй логические блоквхода в зону и блок выхода из эонырегулирования и два первых экстраполятора работают по приведеннымалгоритмам. Блоки определяют при 58 годность накопленной информациипри сбросах и набросах регулируемойвеличины в области нуля рассогласования и выдают управляющий сигнална регулятор м 0 при сбросе и55 У = Упри набросе.Таким образом, логические блоки.10, 10 10 служат для выбораглубины предыстории, которую целе1174903 сообразно учитывать в каждый данный момент. Вместе с выбором глубины предыстории выбирается и экстраполятор, который осуществляет прогноз на Б шагов вперед с учетом заданной для него глубины предыстории.пФункция у= : Г(у.) представляет экстраполированнйи сигнал, который поступает на вход регулятора 7, Таким образом, регулятор 7 отрабатывает не мгновенный сигнал рассогласования., а прогнозируемый с учетом предыстории процесса, что позволяет учесть ненаблюдаемые переменные. Глубина памяти (число шагов предыстории) составляет и, в момент измерения образуется еще одно и-е значение у 1, которые и определяют прогноэируемый сигнал у = у +Бь на Я шагов вперед.Вид функции Е( у; ) и величина и определяют параметры экстраполятора,Для пояснения порядка передачи информации в предлагаемой адаптивной системе управления рассмотрим блоксхему алгоритма управления (фиг.2).Блоки 1 О 1 О 10 выполняют функцию проверки логических условий. Если нет резких изменений в измеряемых данных, то информация передается на следующий блок, соединенный с экстраполятором, работающим с большей глубиной предыстории. Последний блок передает информацию на экстраполятор, который использует максимально заданную предысторию. В качестве примера рассмотрим блок-схему передачи информации в предлагаемой адаптивной системе управления при и=4, 8=3, Экстраполирую-, щая функция у=1(г.) имеет вид: 412 - 21 у, +12 у -2 уч 3Значения функции у =Г (С) принимаются при глубине предыстории 1- 4 у - 3 у, а при глубине предыстории 2 - у = 6 у - 7 у + 2 уз гСистема работает следующим образом.При появлении рассогласования навыходе элемента 2 сравнения появляет Ося сигнал, который преобразуетсяАЦП 8 в цифровую форму и по сигналу"Конец преобразования", вырабатываемому АЦП, передается в блок 4. Тактирующий генератор 5 выдает прямо-.15 угольные симметричные (меандр) синхронизирующие импульсы, причем длительность импульса больше временипреобразования в АЦП. Этот же импульсподается на блок 4, который содержити ячеек памяти, например, регистров,При поступлении импульса на блок 4памяти содержимое и регистра переписывается в (и)-ый, (и)-го - в(г,-2) и т.д, Содержимое первого регистра занимается содержимым второго,После преобразования АЦП записываетновое значение в и-ый регистр, синверсного выхода генератора 5 такти-;рующий сигнал подается на логические 30 блоки 1 О 1, 10 ,; ,10 , и зкстраполяторы 9, 9 9(+1. Логическиеблоки 10., 10 1 О выбираютэкстраполятор с глубиной предыстории,оптимальной в данный момент времени, 35 Этот экстраполятор вычисляет прогнозируемый сигнал и через разделительный элемент 6 (например, схемаИЛИ) выдает его на регулятор 7,С объекта 8 регулирования сигнал 40 обратной связи подается на элемент2 сравнения и контур регулированиязамыкается.1174903 Составитель П.КудрявцевТехред Т.Дубинчак Корректо кс имишинец едактор Л.Гратил акаэ 5185 одписное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 49 Тираж 8 ВН 11 ИПИ Государствепо делам иэобрет 13035, Москва, Ж 3 Пного комитета СССРний и открытий5, Раушская наб., д.