Робастная система управления объектом с запаздыванием

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами с запаздыванием по состоянию, параметры которых - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет работы с нестандартными объектами. Система содержит блоки задания коэффициентов, блоки суммирования, умножители, блок запаздывания, дискриминатор знака. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами с запаздыванием по состоянию, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины. Такими системами являются, например, системы автоматического управления летательными аппаратами, ядерными реакторами, гидромелиоративными сооружениями и т.д.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является самонастраивающаяся система управления /1/, содержащая объект регулирования, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, второй блок суммирования, третий блок суммирования, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования. Выходы объекта регулирования связаны с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входом первого умножителя, входом второго умножителя, входом третьего умножителя, выход первого умножителя связан с входом первого интегратора, выход которого подключен ко второму входу второго умножителя, выходу блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен ко второму входу третьего умножителя и к входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом второго интегратора, выход которого связан со вторым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к входу третьего блока суммирования, второй вход которого связан с выходом второго умножителя, а выход подключен к входу объекта регулирования.

Недостатком этой системы является ограниченность функциональных возможностей, связанных с потерей работоспособности системы при работе с нестационарными объектами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую объект регулирования, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входом первого умножителя, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен ко второму входу третьего умножителя, выход четвертого умножителя подключен к входу третьего блока суммирования, второй вход которого связан с выходом второго умножителя, а выход подключен к входу объекта регулирования, введен дискриминатор знака, причем выход первого блока суммирования подключен к входу дискриминатора знака, выход которого подключен к входу второго умножителя, входу четвертого умножителя и третьему входу третьего блока суммирования, выход первого умножителя подключен к входу второго умножителя, выход второго блока суммирования соединен с первым входом третьего умножителя, выход которого подключен к входу четвертого умножителя.

Вводя в систему дискриминатор знака, получают робастное управление, что обеспечивает условие нормального функционирования системы при нестационарных характеристиках уравнения.

На чертеже представлена блок-схема системы.

Система содержит объект 1 регулирования, блок 2 задания коэффициентов, блок 3 запаздывания, второй блок задания коэффициентов 4, первый блок суммирования 5, блок 6 первый умножитель, второй умножитель 7, дискриминатор знака 8, второй блок суммирования 9, третий умножитель 10, четвертый умножитель 11 и третий блок суммирования 12.

Y₁, ....Y_m - выходы объекта регулирования, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению: где γ₁≥0, γ₂>0, γ₃>0- постоянные, g₁^T, g₂^T - числовые векторы, y - m - мерный вектор выходных координат объекта.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы y₁, ...y_m с выходов объекта 1 регулирования одновременно поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов и блока 3 запаздывания. Блок 2 задания коэффициентов представляет собой блок умножителей, в этом блоке происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока 5 суммирования, где складываются. Сигналы g₁^Ty с выхода блока 5 суммирования поступают на вход сигнум-реле 8 и на оба входа первого умножителя 6. В первом умножителе 6 происходит умножение сигнала g₁^Ty с выхода блока 5 первого суммирования на этот же сигнал. Сигнал (g₁^ty)² с выхода первого умножителя 6 поступает на первый вход второго умножителя 7. В дискриминаторе знака 8 выбирается знак сигнала. Сигнал sgn(g₁^Ty) поступает на второй вход второго умножителя 7, где происходит умножение его на сигнал (g₁^Ty)², поступающий с выхода первого умножителя 6. Сигналы с выходов блока 3 запаздывания через время τ, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы второго блока 4 задания коэффициентов, где происходит умножение сигнала с i-го выхода блока 3 запаздывания на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока 4 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока 9 суммирования, где складываются. Сигналы g^T₂y(t-τ) с выхода блока 9 суммирования поступают на оба входа третьего умножителя 10. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигнала с выхода блока 9 первого суммирования на этот же сигнал. Сигнал (g^T₁y(t-τ))² с выхода третьего умножителя 10 поступает на первый вход четвертого умножителя 11, а сигнал sgn(g₁^Ty) поступает с выхода дискриминатора 8 на второй вход четвертого умножителя 11, где происходит умножение его на сигнал (g^T₂y(t-τ))², поступающий с выхода третьего умножителя 10.

Полученный сигнал (g^T₂y(t-τ))²sgn(g^T₁y) поступает с выхода четвертого умножителя 11, на первый вход третьего блока суммирования 12, где суммируется с сигналом sgn(g₁^Ty) с выхода дискриминатора 8 и сигналом (g₁^Ty)sgn(g₁^Ty) с выхода второго умножителя 7, поступающими соответственно на второй и третий входы третьего блока 12 суммирования.

Сигнал с выхода третьего блока 12 суммирования (управляющее воздействие) поступает на вход объекта 1 регулирования.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1105860, кл. G 05 B 13/02, 1984, БИ N 28 (прототип).

Формула изобретения

Робастная система управления объектом с запаздыванием, содержащая объект регулирования, первый блок задания коэффициентов, блок запаздывания, второй блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, второй блок суммирования, третий умножитель, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов и соответствующими входами блока запаздывания, выходы первого блока задания коэффициентов подключены к соответствующим входам первого блока суммирования, выход которого соединен с первым и вторым входами первого умножителя, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами второго блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен ко второму входу третьего умножителя, выход четвертого умножителя подключен к первому входу третьего блока суммирования, второй вход которого связан с выходом второго умножителя, а выход подключен к входу объекта регулирования, отличающаяся тем, что в систему введен дискриминатор знака, выход первого блока суммирования соединен с входом дискриминатора знака, выход которого подключен к второму входу второго умножителя, второму входу четвертого умножителя и третьему входу третьего блока суммирования, выход первого умножителя подключен к первому входу второго умножителя, выход второго блока суммирования соединен с первым входом третьего умножителя, выход которого подключен к первому входу четвертого умножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1