Система электремального управления

ОП ИСАНИИЗОБРЕТЕН ИЯ-К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз Советскин Социалнстнцескик Реслублнк(6) Дополнительно вт. свил-ву явлеио 09.03.76 (21) 2332352/18 рисоелинением заявки Ое Гоеудерствеинвб кеетет СССРее делам изобретений и еткрытий(72) Авторы изобретения Н. Г. Малышев, В, И. финаев и Б. Я, Буянов Заявите ганрогский редиотехнический институт им, В, Д, Калмык 4) СИСТЕМА ЭКСГРЕМАЛЬНОГО УПРАВЛНИЯ о 15. м лИзобретение касается автоматического управления сложными системами,в частности технологическими марков-скими. процессами, и может найти применение при решении задач поиска оптимальных управляющих воздействийдля многомерного экстремального управления процессом при отсутствии априорной информации о характеристикахобъекта управления и при наличии неконтролируемых возмущающих воздействий,Известны системы экстремального управления, нашедшие широкое прнмене ние при решении задач экстремального управления, в частности технологическими процессами, при известных возмущающих воздействиях по требуемому показателю качества, при детерминироваванном характере функционирования объек та управления, Эти системы содержат объект управления, регулятор по возмущению, корректор И к 2,Недостаток таких систем состоит втом, что они работоспособны толькпри известных -характерйстиках объектауправления и только по одному критерию качества,Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является комбинированная система для экстремальногоуправления технологическим процессом,содержащая корректор, первые выходыкоторого соединены со входами регулятора по возмущению, выходы которогосоединены со входами объекта управления 3.Эта система осуществляет экстреальное регулирование одного показатея качества при возмущающих воздействиях с известными характеристиками ипри известных характеристиках объектауправления, несущих априорную информацию, которая (или часть ее) позволяетоценить функцию изменения регулируемого параметра и поэтим данным определить алгоритм выбора экстремальных воздействий в устройствах корректора и регулятора по возмущению.Однако, наряду с тем, когда управлению подвергается объект, функционирование которого.подчиняется изученным 5закономерностям, выраженным Математическим описанием с определеннымприближением, существуют объекты смарковским процессом, для которыхпроблема управления приооретает принципиально новые черты из-за полного, отсутствия априорных данных об объек-те, неизученности его поведения, В этомслучае возникают дополнительные тре-.бования к функциям, выполняемым экст 15ремальной системой и ее узлами, в именно - необходимость идентификации характеристик объекта с помощью стохвстической модели объекта.Дополнительные функции возникают в 20связи с расширением области применениятакой системы экстремального управления. Следует также отметить, что этасистема не решает задачи поиска экстремума управляющего воздействия приуправлении многомерными процессами-при независимых либо явно коррелироввнйых показателях процесса,Цель предлагаемого изобретения состоит в расширении функциональныхвозможностей и области применения системы экстремального управления.Поставленная цель достигается тем,что система экстремального управлениядополнительно содержит блок определения характеристик объекта, первыевходы которого соединены с выходамиобъекта, вторые - со вторыми выходамикорректора, а третий вход-со вторым40выходом регулятора по возмущению,первые, вторые и третий выход соединены соответственно с первым, вторыми третьим выходами корректсра, в также тем, что блок определения характе45ристик объекта содержит модель объектауправления, узлы формирования знакапроизводной, узел оценки регулирующихвоздействий, узлы оценки качеств, первые входы которых подключены к пер 5 Овым входам блока определения характеристик, вторые входы соединены соответственно с первыми выходами моделиобъекта управления и первыми входампузлов формирования знака производной,55первый вход модели объекта подключенк третьему входу блока определенияхарактеристик объекта, вторые входыко вторым входам блока определения характеристик объекта, второй выходк третьему выходу блока определения характеристик объекта, выходы узловоценки качеств подсоединенык первымвыходам блока определения характеристик объекта, выходы узлов формирования знака производной соединены соответственно со входами узла оценки регулирующих воздействий, выходы которого подключены ко вторым выходамблока определения характеристик объекта, и тем, что корректор. содержит дешифратор, блок приоритета, узлы поискаоптимального воздействия, функциональный преобразователь, выход которогоподключен к первому выходу корректора,первый вход подключен к третьему входу корректора, а остальные входы соединены с выходами узлов поиска оптимального воздействия и со вторыми выходами корректора, первые входы узловпоиска оптимального воздействия подсоединены ко вторым входам корректо 1ра, вторые входй соединены с выходамиблока приоритета, входы которого соединены с выходами дешифраторв, входыкоторого подключены к первым входамкорректора,Особенностью предлагаемой системыявляется наличие стохастической модели объекта управления. Такая модельможет быть реализована либо на ЭВМс помощью языка вероятностных автоматов, либо устройством на базе вероятностных автоматов и не требуетналичия априорной информации о поведении объекта управления,Применение вероятностньи автоматов позволяет осуществить . прогнозповедения объекта управления при наборе аностериорной информации и синтезца основе этого набора оптимальногоуправляющего воздействия с целью достижения экстремума многомерного управления. На чертеже приведена структурная схема системы.Система содержит объект 1 управления, регулятор 2 по возмущению, блок 3 определения характеристик объекта, корректор 4, узлы 5 опенки качества, модель 6 объекта управлелця, узлы 7 формирования знака производной, узел 8 оценки регулирующих воздействий, дешифратор 9, блок 10 приоритета, узлы 11 поиска оптимального воздействия, функциональный преобразователь 1 2,казателей критериев качества (р, . Приэтом, если изменение какого-либо показателя качества выходит эа рамкидопустимых пределов, то нв выходе у соответствующего узла опенки качеств5 появится сигнал, который подаетсяна вход дешифратора 9 корректора 4.Возмущающее воздействие Я подаетсятакже на первый вход модели 6 объекта 10 управления, в которой происходит изменение идентичного показателя качества,. также как и в объекте 1 управления,На дешифратор 9 может подаватьсяодновременно ряд сигналов с узлов 5 1 оценки качеств, свидетельствующих оналичии выходов значений соответствующих показателей качеств за допустимыепределы. Подаваемые на дешифратор 9сигналы дешифрируются и подаются наблок 10 приоритета, с которого сигналы, согласно правилу регулирования(приоритетности регулирования) показателей, подаются на узлы 1 1 поиска оптимального воздействия.Каждый из узлов 11 поиска оптимального воздействия, работающий по методуслучайного поиска, подает ряд управляющих сигналов на вторую группу входов модели 6 объекта управления.Каждый из управляющих сигналов,подаваемых на модель 6, оцениваетсямоделью 6 объекта управления с точки.зрения влияния его на соответствующийпоказатель качества или группу показателей. При этом, если управляющийсигнал не влечет за собой повышенияпоказателя критерия качества, то в этомслучае на выходе соответствующегоузла 7 формирования знака производ,ой 40сигнал отсутствует и на соответствуюшем выходе узла 8 оценки регулирующих воздействий сигнал будет отсутствовать, что вызовет дальнейшую работу узла 1 1 поиска оптимального воздействия и подачу очередных управляющих сигналов на соответствующие вторые входы модели 6 объекта управления.При отыскании. узлом 11 поиска оптимального управляющего воздействия сигнала, подача которого на вход модели 6 объекта управления вызовет возвращение показателя критерия качества в заданные рамки, на выходе соответствующего узла 5 оценки качеств исчезает сигнал, подаваемый на вход дешифратора О, ипоявится сигнал на выходе соответствуюшего узла 7 формирования знака производной и соответствую 5 651314- возмущающее воздействие; (; - показатель ( - го критерия качества.Система работает следующим образом.Узлы 5 оценки качества осуществляют контроль за изменением критерия качествац; по сравнению с соответствующими критериями качества модели либо по заданной программе с определенным допуском на варьирование отклонений критерия от модельного, либо осуществляется контроль за нахождением критерия качества в заданных статистических границах. При,этом, если критерий ка- . чества вышел из заданных границ, то на выходе узла 5 оценки качеств появится сигнал.Узлы 7 формирования знака производной осуществляют контроль за изменением показателей качества модеди (вызвано ли приложенным управляющим воздействием увеличение или уменьшение критериев качества модели). При этом, если критерий качества увеличивается, то на выходе данного узла 7 формирования знака производной появится сигнал, в йротивном случае сигнал отсутствует;Узел 8 оценки регулирующих воздействий на основе сигналов с выходов узлов 7 формирования знака производной формирует сигналы оценки соответствия подаваемых управляющих воздействий от узлов 11 поиска оптимального воздействия.Дешифратор 9 осуществляет дешифрирование рассогласований критериев качеств модели и объекта управления.Блок 10 приоритета подает управляющие сигналы на узлы 11 оценки регулирующих воздействий согласно приоритету регулирования показателей качеств(так, например, при выплавке стали основным параметром, которому отдается старший приоритет, является со 45 держание углерода, вторым по приоритету параметром является скорость выгорания углерЬда и далее подобным образом) .функциональный преобразователь 12 осуществляет преобразование цифровых управляющих сигналов в сигналы либо цифровые, но иные по параметрам, либо в сигналы аналогового характера, в соответствии с исполнением регулятора 2 по возмущению.При поступлении на вход объекта.1 управления возмущаюшего воздействияпроисходит некоторое изменение по16 5 26 35 45 щем выходе узла 8 оценки управляющихвоздействий,Прекращение подачи сигнала на входдешифратора 9 от узла 5 оценки качества и подача сигнала от выхода узла 8оценки управляющих воздействий приведет к тому, что прекратится работа узла 11поиска оптимального управляющего воздействия, на его выходе фиксируется необходимый для данногФ возмущающего: аоздействия управляющий сигнал, навтором выходе модели 6 объекта управления появится разрешающий сигнал, который разрешит подачу преобразованного функциональным преобразователемв требуемую форму управляющего воздействия на регулятор 2 от соответствующего узла 11 поиска оптимального управлявщего воздействия,После отыскания оптимального управляющего воздействия, необходимогодля регулирования показателя качествастаршего по приоритету, блок 10 приоритета включает в работу последующийузел 11поиска оптимального управляющего воздействия для регулированияочередного показателя качества, В этомслучае следует отметить, что могут регулироваться как отдельные одиночныепоказатели качества так и: группа их,Если при регулировании показателя качества младшего приоритета произойдетвыход за допустимые рамки величиныпоказателя качества старшего приоритета, то через блок 1 0 приоритетапроизойдет переключение от регулирования показателя младшего приоритета к регулированию показателя старшего приоритета,Таким образом цель изобретения достигается благодаря анализу апостериорной информациио процессе управления, которая накапливается в узлах 1 1поиска оптимального управляющего воздействия, анализируется и на основеанализа выдается требуемое рещение.Прйменение системы возможно и приналичии априорной информации (полнойили частичной). В этом случае возможнопри незначительных дополнительных изменениях в схеме прочзвести ввод априорной информации в узлы 11 поиска оптимального воздействия и при йеизменмОмпринципе работы системы осуществлятьпроцесс управления,формула изобретения1. Система экстремального управления, содержащая корректор, первые выходы которого соединены со входами регулятора по возмущению, выходы которого соединены со входами объекта, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функционалных возможностей и области применения системы, она дополнительно содержит блок определения характеристик объекта, первые входы которого соединены с выходами объекта, вторые - со вторыми выходами корректора, а третий вход - со вторым выходом регулятора по возмущению,Г первые, вторые и третий выходы соединены соответственно с первыми, вторыми и третьим входами корректора,2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а.я с я тем, что блок определения характеристик объекта содержит модель объекта управления, узлы формирования знака производной, узел оценки регулируклщих воздействий, узлы оценки качеств, первые входы которых подключены к первым входам блока определения характеристик, вторые входы соединены соответственно с первыми выходами модели объекта управления и первыми входами узлов формирования знака производной, первый вход модели объекта управления подключен к третьему входу блока определения характеристик объекта, вторые входы - ко вторым входам блока определения характеристик объекта, второй вьиод - к третьему выхоцу блока определения характеристик объекта, выходы узлов оценки качеств подсоединены к первым выходам блока определения характеристик объекта, выходы узлов формирования знака производной соединены соответственно со входами узла оценки регулирующих, воздействий, выходы которого подключены ко вторым выходам блока определения характеристик объекта, и тем, что корректор содержит дешифратор, блок приоритета, узлы поиска оптимального воздействия, функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому выходу корректора, первый вход подключен к третьему входу корректора, а остальные входы соединены с выходами узлов поиска оптимального управляющего воздействия и со вторыми выходами корректора, первые входы узлов поиска оптимального воздействия подсоединены ко вторым входам корректора, вторые входы соединены с выходами блока приоритета, входы которого соединены с выходами дешифратора, входы,651314 10 авитель Г, Нефедове 3. фанта пп Марховскеи Техр д Корректор Е. Реда 44 Тираж 101ПНИИПИ Государственпо делам изобретени 13035, Москва, Ж, Р каз 8 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 которого подключены к царюгам входамкорректора.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Патент США % 3828171,кл.05 В 1 5/02, 06.08.74,2. Патент франции Мо 2061646,кл, 05 В 11/ОО,С 05 В 15/00,30.07.71.3. Авторское свидетельство СССР3 М 387338, кл.С 05 В 13/02,21,06. 73. Подписноего комитета СССРи открытийудскаянаб., д, 4/