адаптивная система управления

Формула изобретения

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, блок настройки коэффициентов, состоящий из блоков вычисления модуля, выходы которых предназначены для подачи сигналов через соответствующие интеграторы на первые входы соответствующих умножителей, вторые входы которых предназначены для приема сигналов с выходов объекта управления, сумматор, первый умножитель, интегратор и второй умножитель, выходы умножителей блока настройки коэффициентов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с обоими входами первого умножителя и с вторым входом второго умножителя, а выход первого умножителя через интегратор связан с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с входом объекта управления, отличающаяся тем, что выходы объекта управления подключены соответственно к входам блоков вычисления модуля в блоке настройки коэффициентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления /1/, содержащая объект управления, блок настройки коэффициентов, сумматор, первый умножитель, интегратор и второй умножитель, входы блока настройки соединены с выходами объекта управления, а выходы - с входами сумматора, выход которого соединен с блоком настройки коэффициентов, с обоими входами первого умножителя и с входом второго умножителя, выход первого умножителя через интегратор связан с входом второго умножителя, выход которого соединен с входом объекта управления.

Недостатком этой системы является сложность конструкции, так как при построении системы в блоке настройки коэффициентов при формировании сигнала, поступающего на интеграторы, необходимо иметь m умножителей первого блока умножения.

Целью изобретения является упрощение системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей блок настройки коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект управления, входы которого соединены с соответствующими входами блока настройки коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока настройки коэффициентов, выход блока суммирования соединен с обоими входами первого умножителя, с вторым входом второго умножителя и с входом блока настройки коэффициентов, в блоке настройки коэффициентов для формирования сигнала, поступающего на интегратор, используется модуль произведения сигнала y_i, поступающего на первые входы каждого умножителя первого блока умножения с выхода объекта управления, и сигнала g^Tу, поступающего с входа блока суммирования на вторые входы каждого умножителя первого блока умножения, для нормального функционирования системы достаточно формировать сигнал, поступающий на интегратор в блоке настройки коэффициентов, используя сигнал y_i, поступающий с выхода объекта управления на входы соответствующих блоков вычисления модуля, для упрощения системы из блока настройки коэффициентов выведены умножители первого блока умножения и связь выхода блока суммирования с входом блока настройки коэффициентов.

На фиг.1 представлена блок-схема системы.

Система содержит объект управления 1, блок настройки коэффициентов 2, сумматор 3, первый умножитель 4, интегратор 5 и второй умножитель 6.

Динамика процессов в объекте управления описывается уравнениями состояния и выхода

Y=LX,

где X - n-мерный вектор состояния;

Y - m-мерный вектор выходных измеряемых координат;

U - скалярное управляющее воздействие;

A, L, b - матрицы и вектор размерностей (nxn), (mxn), (nxl) соответственно, зависящие от вектора неизвестных параметров ;

- известное множество возможных значений вектора .

К объекту подключен регулятор

U=kg^T y,

где k - настраиваемый параметр регулятора;

g^T = (1, g₂,...g_m) - параметрический вектор, (m - 1) параметр которого настраивается таким образом, что по окончании процесса адаптации вектор g принимает числовые значения g^T₀=(1,g₀₂,...g_0m), обеспечивающие выполнение гурвицевости полинома g^T₀L(InP - А)⁺В степени (n-1) с положительными коэффициентами, где (InP - А)⁺ - присоединенная матрица.

Параметр регулятора настраивается в соответствии с алгоритмом адаптации

k=-a₁(g^Ty)²,

где a₁ > 0.

Элементы параметрического вектора настраиваются в соответствии с алгоритмами.

Система функционирует следующим образом.

Сигналы с выхода объекта управления 1 поступают на соответствующие входы блока 2 настройки коэффициентов. Функциональная схема блока 2 настройки коэффициентов представлена на фиг. 2. На входы соответствующих блоков вычисления модуля 7_i (i=2,m) поступают сигналы y_i с выхода объекта управления 1, где вычисляются их абсолютные значения. С выходов блоков вычисления модуля 7_i сигналы |y_i| поступают на входы соответствующих интеграторов 8_i (i= 2, m), где интегрируются. Сигналы g_i с выходов интеграторов поступают на первые входы каждого соответствующего умножителя 9_i (i=2,m). На вторые входы умножителей 9_i поступают соответствующие сигналы y_i с выходов объекта управления 1. С выходов умножителей второго блока умножения 9 (соответствующего выходу блока 2 настройки коэффициентов (фиг. 1)) сигналы поступают на входы сумматора 3 (фиг. 1), где складываются между собой и с сигналом Y₁, который поступает с выхода объекта управления 1. Сигнал с выхода сумматора 3 g₁=1 поступает на оба входа первого умножителя 4, на второй вход второго умножителя 6. В первом умножителе 4 происходит умножение сигнала g^Ty с выхода сумматора 3 на тот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя 4 поступает на вход интегратора 5, где интегрируется. Сигнал с выхода интегратора 5 поступает на первый вход второго умножителя 6. Во втором умножителе 6 происходит умножение сигнала с выхода сумматора 3 на сигнал с выхода интегратора. Сигнал u=kg^Ty (сигнал управления) с выхода второго умножителя 6 поступает на вход объекта 1 управления.

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