Адаптивная система управления
Использование: в дискретных адаптивных системах управления. Сущность изобретения: в базовую систему введен блок 15 идентификации производных от сигнала ошибки, входы которого подключены к разностным выходам блока 8 определения формы сигнала, а выходы через коммутатор 9 - к входам корректирующих элементов 10. 2 ил.
Изобретение относится к дискретным адаптивным системам управления и может быть использовано для управления, например, летательными аппаратами с неопределенной внутренней структурой.
Известны различные адаптивные системы управления, например [1] общим недостатком которых является ограниченность применения, сложность реализации и малая эффективность по точности и динамической устойчивости. Известна адаптивная система управления [2] содержащая датчик, элемент сравнения, квантователь сигнала ошибки, блок определения формы сигнала, коммутатор, n корректирующих элементов, формирователь управляющего воздействия, исполнительное устройство и объект управления. Эта система позволяет управлять объектами с заранее неопределенной внутренней структурой при условии, что все производные от сигнала ошибки, необходимые для n корректирующих элементов, как-то получены и известны. При этом точность работы системы во многом зависит от точности измерения производных с помощью соответствующих датчиков или косвенных методов определения. Применение датчиков приводит к снижению надежности и аппаратурному усложнению системы, а известные косвенные методы, основанные на различных способах дифференцирования, к малой точности и трудностям реализации. Целью изобретения является повышение точности регулирования. Эта цель достигается тем, что в систему введен блок идентификации производных от сигнала ошибки, входы которого подключены к разностным выходам блока определения формы сигнала, а выходы через коммутатор к входам корректирующих элементов. На фиг. 1 приведена блок-схема адаптивной системы, на фиг.2 структура скорректированного коммутатора. Система содержит датчик 1, элемент сравнения 2, квантователь 3 сигнала ошибки, управляющий элемент типа реле 4, блок из ключей 5, делитель 6 частоты, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 определения формы сигнала ошибки на интервале времени Тo nTc, коммутатор 9, n корректирующих элементов 10, объединяющий сумматор 11 в виде аналоговой схемы ИЛИ, формирователь 12 управляющего воздействия, исполнительное устройство 13, объект 14 управления и вновь введенный блок 15 идентификации производных от сигнала ошибки /(t). Выход квантователя 3 соединен с входами коммутатора 9 и блока определения формы сигнала, управляющие выходы которого через замыкающиеся контакты блока ключей 5 с управляющими элементами типа реле коммутатора 9, а разностные выходы с входами блока 15 идентификации производных, выходы которого через дополнительно введенные замыкающиеся контакты коммутатора 9, замыкающиеся через интервалы времени Тo nТ, подключаются к корректирующим элементам 10, выходы которых через объединяющий сумматор 11, формирователь 12, исполнительное устройство 13 подключены к управляющему входу объекта управления 14, регулируемый выход которого Хд соединен с датчиком 1, а выход датчика и программное значение Хпр подключены к сравнивающему устройству 2, выход которого соединен с входом квантователя 3, работающего с периодом . Генератор 7 тактовых импульсов вырабатывает короткие управляющие импульсы с периодом Т, которые поступают на управляющий элемент 4 типа реле, из замыкающего контакта которого образован квантователь 3, и делитель частоты 6 (в виде счетчика), который формирует управляющие сигналы с периодом Тo nТ для блока ключей 5. Блок 8 определения формы сигнала реализует последовательно следующие соотношения: где (KT) Xпр(кт) Хд(кт) сигнал ошибки; Тo nТ период времени определения формы сигнала и воздействия управления; Т Тo/n период квантования сигнала по времени; n порядок аппроксимации сигнала на интервале Тo и проверяет логические условия где 0 i < i доп. и выдает сигналы о порядке аппроксимирующего полинома на интервале Тo. Идентификатор производных 15 по разностям сигнала ошибки (1), поступающих в него с блока 8, реализует следующие соотношения для n4:Эти зависимости получены в результате теоретических исследований и по ним точно определяются значения производных по значению n. В отличие от прототипа разностные сигналы (1) ошибки , 2, используются дополнительно и поступают на вход идентификатора 15, в котором формируются производные (2) в зависимости от полученного порядка n сигнала, поступающего с блока 8 определения его формы в конце каждого интервала, равного Тo. По этому сигналу через дополнительно введенные замыкающиеся контакты реле Р1, Р2, Р3, Р4 (аналоговые ключи) коммутатора 9 (фиг.2) сигнал ошибки e(KT) и производные поступают на определенные корректирующие элементы 10. Эти корректирующие элементы выбираются так, чтобы обеспечить требуемое качество управления постоянным, линейным и параболически изменяющимся сигналами (t) на интервале времени Тo, например, по алгоритмам вида:
где а0, а1, а2, a3, а4 статические коэффициенты передачи объекта управления, равные старшей производной от (t) в моменты времени t kTo, k 1, 2, 3. значение сигнала ошибки и ее производных в конце каждого интервала времени Тo. Приведенные алгоритмы управления (3) получены путем решения задачи синтеза по критерию минимума дискретных шагов (быстродействия) переходных процессов. При небольших периодах Тo обычно n4. В приведенном примере динамика объекта управления локально представляется элементарными звеньями, для каждого из которых применимы алгоритмы (3) корректирующих элементов 10, для реализации которых требуются сигнал ошибки (KT) и производные в конце каждого интервала Тo в зависимости от порядка n (формы) (t). Сумматор 11 объединяет выходы с корректирующих блоков на вход формирователя 12, который формирует, например, кусочно-постоянное или другое по форме эквивалентное управление на периоде Тo. Это управление через исполнительное устройство 13 воздействует на объект 14 так, чтобы ошибка (t) уменьшилась до минимальных значений, а система в целом была бы устойчивее. Адаптивная система управления работает следующим образом. Под воздействием внешнего возмущения F и других факторов появляется сигнал ошибки (t) на выходе сравнивающего устройства 2, который через квантователь 3 поступает в блок 8, в котором по дискретным значениям (KT), [(K-1)T][(K-2)T], ... , вычисляются разности (1), проверяются логические условия и на этой основе определяется форма сигнала на интервале времени Тo. Информация о форме изменения (t) на интервале Тo представляется в виде одиночных сигналов на выходах блока 8, соответствующих n 0, 1, 2, 3. Один из этих сигналов поступает на вход коммутатора 9 через каждые Тo(. Разностные сигналы (1) через каждые Тc поступают на вход блока 15 идентификации производных, в котором формируются производные по зависимостям (2). В конце каждого периода Тo через замыкающиеся контактные группы коммутатора 9 сигнал ошибки (KT) и ее производные для полученного значения n подключаются к соответствующему корректирующему элементу 10 и тем формируется требуемое управление U(kТo) по одной из зависимости вида (3). Это управление поступает на формирователь 12, а с него на исполнительное устройство 13 и далее на объект управления 14. Под воздействием управления ошибка (KT)=Xпр(KT)-Kд(KT) уменьшается и тем повышается точность движения относительно Хпр. Введение блока идентификации производных от сигнала ошибки, рационально использующего имеющиеся разности , 2, 3, ... в блоке определения формы сигнала и реализующего точные соотношения (3) для значений n4 приводит к повышению точности работы адаптивной системы управления объектами с заранее неопределенной структурой, имеющими один вход по управлению и один выход по регулируемой переменной. При этом исключается применение дополнительных датчиков непосредственного измерения производных в виде скоростей и ускорений, что приводит к упрощению системы и повышению надежности.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к области самонастраивающихся систем управления и может быть использовано в системах управления техническими объектами в контурах компенсации контролируемых возмущений
Самонастраивающийся электропривод // 2060530
Изобретение относится к системам автоматического управления и предназначено для управления электроприводами с переменными нагрузочными характеристиками и переменным активным сопротивлением обмотки якоря
Адаптивная система управления // 2058577
Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для управления линейными динамическими объектами
Адаптивная система управления // 2058576
Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для адаптивной стабилизации мощности электродвигателя постоянного тока на заданном уровне
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где используется управляемый следящий привод
Изобретение относится к системам автоматического управления металлорежущими станками и может быть использовано, например, в токарных станках для оптимизации режимов резания
Релейная система управления // 2055388
Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для автоматизированного управления системами с линейной непрерывной частью первого и второго порядков, а также в системах управления электроприводами и регулируемыми источниками питания
Устройство координированного регулирования углового бокового движения летательного аппарата // 2047888
Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано при разработке бортовых систем управления летательными аппаратами с самолетной схемой с режимами координированных разворотов с большими углами крена в условиях больших ветровых возмущений
Изобретение относится к системам автоматического управления динамическими объектами широкого класса с неизвестными переменными параметрами и неконтролируемыми возмущениями
Адаптивная система управления // 2109317
Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления с постоянными или медленно меняющимися параметрами
Релейный регулятор // 2113004
Прогнозатор // 2113006
Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при построении систем управления циклическими объектами с запаздыванием
Релейный регулятор // 2115150
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления различными инерционными объектами, например, поворотными платформами, промышленными роботами, летательными аппаратами
Система управления пылесосом // 2118892
Электронное устройство управления // 2124802
Изобретение относится к области автоматического регулирования
Система автоматического управления // 2128358
Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и может быть использовано для построения систем управления техническими объектами, содержащими значительные запаздывания в каналах управления и подверженными влиянию неконтролируемых возмущений и изменяющихся по произвольному закону задающих воздействий