Система робастного оптимального управления дискретными объектами
Полезная модель направлена на обеспечение робастных свойств объекту управления и сохранение показателей качества управления при влиянии возмущений. Указанный технический результат достигается тем, что система робастного оптимального управления дискретными объектами содержит связанные последовательно задающее устройство, устройство сравнения, цифровой регулятор, объект управления и блок наблюдателя состояния. При этом блок наблюдателя состояния связан с цифровым регулятором и с устройством сравнения, блок вычисления функции Гамильтона подключен к цифровому регулятору, блоку наблюдателя состояния, блоку показателей качества управления и блоку эталонной модели, причем блок вычислений коэффициентов перенастройки связан с блоком вычисления функции Гамильтона, с блоком эталонной модели и с цифровым регулятором. 1 ил.
Полезная модель относится к системам автоматического управления, а именно к системам робастного оптимального управления с обратной связью дискретными объектами, описанными в пространстве состояний, и может быть использована в цифровых системах управления дискретными объектами, подверженными влиянию возмущений.
Известна система оптимального управления дискретными объектами, выбранная в качестве прототипа, содержащая связанные последовательно задающее устройство, цифровой регулятор, объект управления и блок наблюдателя состояния. Вход блока наблюдателя состояния соединен с выходом цифрового регулятора. Выход блока наблюдателя состояния связан с входом устройства сравнения. Блок показателей качества управления связан своим выходом с входом цифрового регулятора [Поляк Б.Т., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. - М.: Наука, 2002. - с.143-169].
Недостатком этой системы управления является, то, что она не может быть применена для обеспечения процесса управления в соответствии с заданными показателями качества при наличии влияния возмущений на объект по причине чувствительности объекта управления к влиянию возмущающих воздействий.
Задачей полезной модели является обеспечение нечувствительности объекта управления к влиянию возмущений и сохранение показателей качества управления.
Поставленная задача решена за счет того, что система робастного управления оптимального управления дискретными объектами, также как в прототипе, содержит задающее устройство, устройство сравнения, цифровой регулятор, объект управления и блок наблюдателя состояния, связанные
последовательно, причем наблюдатель состояния связан с устройством сравнения, а также блок показателей качества управления.
В отличие от прототипа, предложенная система робастного оптимального управления дискретными объектами содержит блок вычисления функции Гамильтона, подключенный к цифровому регулятору, блоку наблюдателя состояния, блоку показателей качества управления и блоку эталонной модели, при этом блок вычислений коэффициентов перенастройки связан с блоком вычисления функции Гамильтона, с блоком эталонной модели и с цифровым регулятором.
За счет использования в системе управления эталонной модели появилась возможность оценить степень отклонения текущего состояния объекта управления от номинальных траекторий. Кроме того, в прототипе не учитывались возмущения, влияющие на объект управления, а в предлагаемой системе осуществляют перенастройку параметров регулятора в зависимости от степени интенсивности влияния возмущений, что обеспечивает объекту управления наличие свойства робастности.
На фиг.1 приведена функциональная схема системы робастного оптимального управления дискретными объектами.
Система робастного оптимального управления дискретными объектами содержит связанные последовательно задающее устройство 1 (ЗУ), устройство сравнения 2 (УС), цифровой регулятор 3 (Р), объект управления 4 (ОУ), блок наблюдателя состояния 5 (БНС) и блок вычисления функции Гамильтона 6 (БВФГ). Блок наблюдателя состояния 5 (БНС) соединен с цифровым регулятором 3 (Р) и с устройством сравнения 2 (УС). Блок вычисления функции Гамильтона 6 (БВФГ) подсоединен к цифровому регулятору 3 (Р), блоку наблюдателя состояния 5 (БНС), блоку показателей качества управления 7 (БПКУ), и блоку эталонной модели 8 (БЭМ). Блок вычислений коэффициентов перенастройки 9 (БВКП) связан с цифровым регулятором 3 (Р) и с блоком эталонной модели 8 (БЭМ). Блок вычисления функции Гамильтона 6
(БВФГ) и блок вычислений коэффициентов перенастройки 9 (БВКП) связаны между собой.
В качестве задающего устройства 1 (ЗУ) может быть использовано устройство, генерирующее заданный сигнал через определенные промежутки времени, в качестве объекта управления 4 (ОУ) может выступать технологический объект, функционирование которого во времени описано системой дифференциальных уравнений, в качестве устройства сравнения 2 (УС), блока наблюдателя состояния 5 (БНС), цифрового регулятора 3 (Р), блока показателей качества управления 7 (БПКУ) блока вычисления функции Гамильтона 6 (БВФГ), блока эталонной модели 8 (БЭМ), блока вычислений коэффициентов перенастройки 9 (БВКП) могут быть использованы вычислительные и программные средства микроконтроллера фирмы Fastvel.
Задающее устройства 1 (ЗУ) формирует задающее воздействие для объекта управления 4 (ОУ), которое поступает на устройство сравнения 2 (УС) для вычитания из величины задающего воздействия значений компонентов текущего состояния объекта управления. Вычисление оценок неизмеряемых компонентов состояния объекта и формирование полного вектора состояния объекта управления осуществляется блоком наблюдателя состояния 5 (БНС) при помощи известных алгоритмов идентификации [Справочник по теории автоматического управления // Под. Ред. А.А.Крассовского. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1987. - с.307-309]. Полученная разность (ошибка управления) поступает на вход цифрового регулятора 3 (Р), в котором формируется управляющее воздействие в соответствии показателями качества управления блока 7 (БПКУ). Компенсацию влияния возмущений производят путем изменения параметров регулятора 3 (Р) посредством добавления коэффициента перенастройки, вычисленного по функции Гамильтона 6 (БВФГ) и будущему значению переменных состояния объекта управления 4 (ОУ) из блока эталонной модели 8 (БЭМ). Формирование коэффициентов перенастройки параметров регулятора 3 (Р) осуществляют в блоке вычислений коэффициентов перенастройки 9 (БВКП). Таким образом, данная система
обеспечивает нечувствительность объекта управления 4 (ОУ) к влиянию возмущений и процесс управления в соответствии с заданными показателями качества из блока 7 (БПКУ).
Система робастного оптимального управления дискретными объектами, содержащая связанные последовательно задающее устройство, устройство сравнения, цифровой регулятор, объект управления и блок наблюдателя состояния, причем блок наблюдателя состояния связан с цифровым регулятором и с устройством сравнения, а также блок показателей качества управления, отличающаяся тем, что блок вычисления функции Гамильтона подключен к цифровому регулятору, блоку наблюдателя состояния, блоку показателей качества управления и блоку эталонной модели, при этом блок вычислений коэффициентов перенастройки связан с блоком вычисления функции Гамильтона, с блоком эталонной модели и с цифровым регулятором.
