Система идентификации параметров нестационарного объекта с переменным запаздыванием
Авторы патента:
Изобретение относится к идентификаторам параметров нестационарного объекта с переменным запаздыванием. Цель изобретения - повышение точности, устойчивости и расширения области применения - которая достигается тем, что система дополнительно содержит второй, третий и четвертый блоки сумматоров, четыре блока дифференциаторов, три блока усилителей, три блока интеграторов, третий блок усилителей, третий блок усилителей с переменным коэффициентом передачи и блок с переменным запаздыванием. 1 ил.
Изобретение относится к системам управления нестационарным объектом с переменным запаздыванием, а именно к системам идентификации переменных параметров.
Целью изобретения является повышение точности и запаса устойчивости идентификатора, а также расширение области применения для объектов управления с переменными параметрами и запаздыванием. Цель достигается введением в систему блоков дифференциаторов, блоков усилителей, блока усилителей с переменным коэффициентом усиления, блока усилителей с переменным запаздыванием, блока умножителей. Суть изобретения в следующем. Дифференциальное уравнение нестационарного объекта управления с запаздыванием (с переменным запаздыванием по выходу) имеет вид = a(t)X +b(t)U +c(t)X(t-), = var (1) Разлагают величину Х (t - ) в ряд Тейлора X(t-)= X(t) + (-) + (-)2 +...+ (-)n (2) n = 1,2,..., и ограничиваются, двумя членами разложения X(t-) = X(t) - (t)(t) (3) Подставляют выражения (3) в уравнение (1): = a(t)X + b(t)U + c(t)[X-(t)] (4) или в эквивалентном виде = [a(t) + c(t)]X + b(t)U -c(t)(t) (5) Представляют уравнение (5) в виде= [a(t) + c(t)]X + b(t)U - c(t)(t) +
+ [a(t) + c(t)]X + b(t)U - c(t)(t) (6)
Обозначают через = н :
где выполняются равенства
(8)
Выбирают функцию Ляпунова в виде
V = н + 0,5 (a+ b+ + c) (9)
= const > 0 и находят ее производную
= (+ )+ a+ b + + c (10)
Определяют из уравнения (7) значение (t):
= aX + a + cX + c + bU + b - - (11) и подставляют н и в выражение (10):
= [(a+ c)X + bU- ] + [aX + a +
+ cX + c + bU + b - - ] + (12)
+ aa + cc+ bb+ . Переписывают выражение (12) в эквивалентном виде:
= a + b + c -
- + aX + cX +bU - (13)
- + aa + cc + bb +
Из выражения (13) для обеспечения неположительности производной функции Ляпунова, а значит, и для устойчивости системы идентификации достаточно выполнение условий
(14)
2o=
Условия (14) выполняются, если выбрать следующие составляющие компонент адаптации параметров:
(15)
Ввиду того, что для 0 0 необходимо выполнение условий (14) одновременно, то очевидно, что в законе настройки необходимы все составляющие из выражений (15), поэтому алгоритм адаптации параметров записывают в виде параметрических приращений
(16)
Из выражения (16) видно, что (t) = 0 есть положение устойчивого равновесия, так как все параметрические управления обращаются одновременно в ноль. Необходимо сделать важное замечание. Найденные параметрические управления не являются тонущими параметрическими отклонениями аo(t), co(t), o (t) и bo(t), а алгоритмы адаптации требуются для устойчивости адаптивной системы управления. Уравнения адаптации параметров записывают в виде
a(t) = a(t) +aн(t)
c(t) = c(t) +cн(t)
b(t) = b(t) +bн(t)
c(t)(t) = c(t)(t) + bн где индексы н означают настройки, которые необходимо принять равными
На чертеже представлена система идентификации параметров нестационарного объекта управления с переменным запаздыванием. Система содержит объект 1 управления, блоки 2-5 сумматоров, блоки 6-8 умножителей, блоки 9-12 дифференциаторов, блоки 14-15 усилителей с переменным коэффициентом усиления, блоки 16-18 интеграторов, блоки 19-21 усилителей и блок 22 с переменным запаздыванием. Работает система следующим образом. На вход системы идентификации поступает сигнал управления U(t), который присутствует на входах объекта 1 управления и блока 13 усилителей с переменным коэффициентом усиления. Выходной сигнал последнего поступает на вход блока 5 сумматоров, в котором формируется сигнал (t). Сигналы U(t) и (t), поступающие на входы блока 6 умножителей, перемножаются и преобразуются в ПИД-регуляторе, составленном из блоков 10, 16, 19 и 2. На выходе блока 2 образуется сигнал параметрической настройки параметров блока 13, на вход настройки которого и поступает сигнал с выхода блока 2. Таким образом, производится реализация алгоритмов адаптации параметров блока матрицы управления b(t) блока 13 по второму уравнению выражения (16). Аналогично реализуются остальные уравнения (16). Ввиду того, что алгоритмы адаптации для ао(t) и со(t) совпадают, реализация их возможна одними и теми же элементами функциональной схемы: блоками 8, 12, 18, 21 и 4, а выход сигнала настройки - выход блока 4 поступает одновременно на входы настройки параметров блоков 14 и 15. Работа этих блоков аналогична работе контура настройки параметров блока 13. Контур настройки времени запаздывания имеет аналогичную структуру контуров адаптации с той лишь разницей, что в блоке 7 умножителей сигнал (t) перемножается с сигналом Х(t). Таким образом, одновременной подстройкой параметров системы - параметров блоков 13, 14, 15 и 22 обеспечивается стремление (t) 0 на основе реализации принципа отрицательной обратной связи по параметрам (8). Ввиду того, что сигнал (t) 0 означает наличие отклонений параметров объекта от параметров настраиваемых блоков 13, 14, 15 и 22, при (t)_ 0 параметры этих блоков близки к параметрам объекта, а при (t) = 0 равны последним.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к технической кибернетике, предназначено для автоматизированного контроля и диагностики состояния пневмогидравлических систем энергетических установок
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам, предназначенным для испытания реле и контакторов
Устройство для программного контроля // 2015523
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и испытаний сложных программно-аппаратных средств
Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для компенсации погрешностей, вносимых каналом передачи измерительной информации
Устройство для управления объектом // 2006940
Изобретение относится к устройствам автоматического управления
Система автоматизированного контроля // 2006896
Изобретение относится к промышленности средств связи и может быть использовано при построении телевизионной (ТВ) аппаратуры в качестве встроенных средств автоматизированного контроля и диагностирования
Изобретение относится к системам управления нестационарным объектом с восстановлением вектора состояния Целью изобретения является повышение точности и быстродействия упрощение системы управления нестационарным объектом при неполностью измеряемом векторе состояния объекта
Устройство для контроля управляемых ключей // 2101748
Изобретение относится к средствам контроля устройств автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности их выходных каскадов (силовых управляемых ключей)
Устройство для контроля управляемых ключей // 2101748
Изобретение относится к средствам контроля устройств автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности их выходных каскадов (силовых управляемых ключей)
Изобретение относится к области полетного контроля датчиков угловых скоростей, входящих в состав систем автоматического управления летательных аппаратов
Изобретение относится к комплексному контролю исправности датчиков системы автоматического управления самолета
Изобретение относится к автоматизированным системам контроля, в частности к системам контроля цифроаналоговых, аналого - цифровых, цифровых и аналоговых узлов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)
Изобретение относится к области управления и регулирования и, в частности к области контроля и управления автоматизированными комплексами с использованием электрических сигналов в роботизированных производствах
Устройство контроля параметров // 2106679
Изобретение относится к сложным изделиям автоматики, вычислительной техники и может быть использовано в управляющих вычислительных комплексах, информационно-управляющих комплексах и автоматизированных системах управления технологическими процессами
Изобретение относится к контролю и диагностированию систем автоматического управления и их элементов и может быть использовано для диагностирования линейных динамических объектов, состоящих из апериодических звеньев первого порядка
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике