Адаптивная система управления с переменной структурой

(51)5 С 05 В 13/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1., ЯЗЫ 1 й 1 сР 3 ибм 1 Е Б. О :(Аданов и Е,Л.Решетня управления переменживающей эталонную формация ВИНИТИ. - ого управления. 1979,(21) 4636559/24(56) Синтез системыной структуры, отслемодель. Экспресс-инСистема автоматическМ 29, с, 17-22,(54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть применено при управлении динамическими обьектами с одним входом и одним выходом. Целью изобретения является расширение области устойчивости и управляемости системы. Устройство содержит задатчик 1 входного сигнала, эталонную модель 2, формирующий фильтр 3, измеритель 4 рассогласования. блок 5 формирования коэффициентов усиления, блоки 6-10 релейнык элементов, блоки 1114 умножителей, масштабирующие усилители 15-18 с переменным коэффициентом. сумматор 19 и объект 20 управления с соответствующими связями. 1 ил.инвариантной к изменению характеристик ОУ и задающего воздействияНеобходимо такке оценить характер изменения векторав уравнении (13) г 1 ри управлении (17), так как при 1 - со управление (17) физически нереализуемоДля этого используем эквивалентное управление Оэко, определяемое из уравнения 5 = О. С учетом формул (4), (14) и (15) запишем 5 = С(Аме+ Амх- Ах+ Вмцз- О 1- ВОко)-.=,0, Определив из этого уравненияОэко = (С В) С (ОХ- Аме+ (Ам - А)х+ Вмцз) и подставив его в уравнение (13), получимГ = (Т 6(С В) С О) + О(СВ) С(А е ++(Ам - А)х + Вмцз)или после преобразований с учетом формул (11), (13) и (15) -1 = Ю+ 61:р С (Аме л (Ам - А)х+ Вмцз), гдер, 1 о о о о Так как в соответствии с (16) е -0, ЭЬЛ (12) выбирается устойчивый и значение цз Ограничено по величине. то и значения компонент вектора х хм также ограниченьь В этом случае значения компонент вектора т ограничены только тогда, когда матрица К - гурвицева. Это значит, что корни числителя передаточной функции(8) Оудолжны располагаться слева от мнимой Оси на комплексНой ПЛОСКОСТИ,Адаптивная система управления работает следующим образом,Задаощее воздействие цз с выхода задатчика 1 поступает на вход эталонной моДели 2, выхоД котоРОй хм свЯзан с пеРвым входом измерителя 4 рассогласования. На второй вход измерителя 4 рассогласования поступает сигнал х с выхода обьекта 20 управления. На выходе измеоителя 4 формируется сигнал рассогласования е, коорый поступает на первый вход блока 17, вход блока 8 и блока 5,Усилитель 17 формирует сигнал управления 01 = фо е путем измечения коэффи. циента передачи анала управления пс величине и знаку согласно следующему законуае при ."е0, уе при .е О, где е - сигнал рассогласс вания измерителя 4;3 - сигнал переключения;а 8 иуе - переменные коэффициенты усилителя 17, формирующего са управления, Знаки сигнала рассогласования е и сигнала переключения Я определяются с помощью блоков 8 и 9. Сравнение знаков (т.е.определение знака логического произведе ния Бе) сигнала рассогласования е и сигналапереключения Б осуществляется в множителе 13, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 17.Задающее воздействие цз с выхода за датчика 1 поступает также на первый входусилителя 15 и вход блока 6, Усилитель 15формирует сигнал управления цз = фаз цз по следующему закону Ц при 50 ъ ОЕцц пи вОз О,50 . Чф(Р) = р+1поступает на первый вход усилителя 18 и вход блока 10, Усилитель 18 формирует сигнал управления ц = /л 1 по следующему закону;55 п(и 61 - ОПИ Ь 1 с.О,гФ где цз - задающее воздействие задатчика 1; Я - сигнал переключения;а цз, у цз - переменные коэффици; енты усилителя 15.Знак цз определяется с помощью блока 6. Сравнение знаков задающего воздействия цз и сигнала переключения 5 осуществляется в множителе 11, выходной сигнал 25 которого управляет работой усллителя 15,Выходной сигнал х поступает также на первый вход усилителя 16 и вход блока 7, Усилитель 16 формирует сигнал управления 30 вх = фх х по следующему закону ьу при ЬХ - О,х сОгде х - выходнои сигнал обьекта 20 управле) 5 - сигнал переключения; а х, у х - переменные коэффициенты усилителя 16,Знак выходного сигнала х определяется 40 с помощью блока 7. Сравнение знаков выходного сигнала х и сигнала переключения 5 осуществляется в множителе 12, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 16,И, наконец, сигнал управления ц с выхода сумматора 19, пройдя через формирующий фильтр 3, имеющий передаточную функцию для обьекта второго порядкаез ел т.е. движение в скользящем режиме относительно ошибки устойчиво и не зависит ни о 1 параметров математической модели объекта управления, ни от задающего воздействия, а целиком определяется выбором полинома ф ф) в неминимальной форме,темы, она дополнительно содержит формирующий фильтр, пятый блок релейных элементов, четвертый блок умножителей и четвертый масштабирующий усилитель с переменным коэффициентом, причем выход 30 сумматора через формирующий фильтр соединен с входом пятого блока релейных элементов и сигнальным входом четвертого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, выход пятого блока релейных элементов соединен с первым входом четвертого блока умножителей, второй вход которого связан с выходом четвертого блока релейных элементов, а выход - с управляющим входом четвертого масштабирующего 35 40 усилителя с переменным коэффициентом, выход которого соединен с четвертым входом сумматора,Составитель В,ХромовРедактор М,Келемеш Техред М,Моргентал Корректор Т,Палий Заказ 1845 Тираж 479 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где- выходной сигнал формируЮщего фильтра 3,Я - сигнал переключения;а 1,у 1 - переменные коэффициенты усилителя 18.Знак выходного сигнала формирующего фильтра 3 определяется с помощью блока 10. Сравнение знаков выходного сигнала и сигнала переключения Я осуществляется в множителе 14, выходной сигнал которого управляет работой усилителя 18.Использование неминимальной формы математической модели объекта управления позволяет выполнить условия (1). Если в уравнении плоскости скольжения Я=Се принять С = 100 0 то уравнения движения в скользящем режиме с учетом неминимальиой формы примут вид: Формула изобретения Адаптивная система управления с переменной структурой, содержащая задатчик, выходом подключенный к входам эталонной модели, первого блока релейных элементов и сигнальному входу первого масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, измеритель рассогласования, первым входом подключенный к выходу эталонной модели, вторым входом связанный с выходом объекта управления, входом второго блока релейных элементов и сигнальным входом второго масштабирующего усилите 5 10 15 20 25 ля с переменным коэффициентом, а выходом - с входами блока формирования коэффициентов усиления, третьего блока релейных элементов и управляющим входом третьего масштабирующего усилителя с переменным коэффициентом, четвертый блок релейных элементов, вход которого подключен к выходу блока формирования коэффициентов усиления, а выход - к первым входам первого, второго и третьего блоков умножителей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего блоков релейных элементов, выходы первого, второго и третьего блоков умножителей связаны соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего масштабирующих усилителей с переменным коэффициентом, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам сумматора, выход сумматора связан.с входом обьекта управления. о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширения области применения системы за счет расширения области устойчивости и управляемости сис