Адаптивный регулятор

 

Изобретение относится к области автоматического управления нестационарными объектами. Цель изобретения - повьшение точности и качества управления за счет увеличения точности слежения выхода объекта управления за его заданным значением. Адаптивный регулятор содер:ртт адаптивную модель объекта регулирования j подключенную первым входом к выходу объекта регулирования,задатчик, блок регистров, группу блоков умножения, группу сумматоров, нелинейный преобразователь и блок деления. Новым.является введение в адаптивный регулятор блока регистров, группы блоков умножения, группы сумматоров, нелинейного преобразователя и связи между элементами. 1 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН са 4 С 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY CBHQETHlbCTB Y

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3838564/ 4-24 (22) 03,01,85

{46) 23.10.86. Бюл. N 39 (7?) А.Я.Мещеряков и Е.В.Бодянский (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 607179, кл. С 05 В 11/01, 1978, Авторское свидетельство СССР

У 104522П, кл. G 05 В 13/02, 1983. (54) АДАПТИВНЬЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области автоматического управления нестационарными объектами. Цель изобретения — повышение точности и качест„.SUÄÄ 1265697 А 1 ва управления за счет увеличения точности слежения выхода объекта управления за его заданным значением.

Адаптивный регулятор содержит адаптивную модель объекта регулирования подключенную первым входом к выходу объекта регулирования задатчик, блок регистров, группу блоков умножения, группу сумматоров, нелинейный преобразователь и блок деления. Ковым.является введение в адаптивный регулятор блока регистров, группы блоков умножения, группы сумматоров, нели нейного преобразователя и связи между элементами. 1 ил.

1265697 на нход нелинейного преОбразонателя

14. Укаэанный преобразователь реализует Аункцию вычисления оценки r„ дисперсии шумов r н объекте регули5 рования на основе уравнения экспоненциального сглаживания

r =r +м(е -r ) К41 К К К

Ь. ь„ а

1 к-ь 1 у, 30

У

"к-ni1

У Р.

- к-1 1; °

UK;+1Р., (1=2,п), 35,т ь (где Р; и Р, обозначают регистры, предназначенные для хранения одного значения соответствующих переменных.

В результате указанной операции 40 теряются самые "старые" значения входа и выхода, а затем в регистры

Р и P записывается новая пара У

1 к

)к

Вектор данных с блока 4 регистров 45 поступает на второй вход адаптивной модели 1 объекта .регулирования, на первый вход которой поступает значение вйхода объекта 2 регулирования.

Адаптивная модель 1 объекта регули-, 50 рования реализует рекуррентный метод наименьших квадратов, в результате чего оцениваются параметры модели, ковариационная матрица оценок па раметров и невязки (оценки шума н 55 объекте 2 регулирования) .

Полученная оценка невязок е„ с пятого выхода модели 1 поступает

Р

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической и металлургической промышленности, в частности в системе автоматического управления отделением абсорбции-десорбции производства кальцинированной соды аммиачным способом.

11ель изобретения — повышение точности и качества регулирования.

На чертеже изображена схема регулятора.

Схема содержит адаптивную модель

1 объекта регулирования, объект 2 регулирования, задатчик 3, блок 4 регистров, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 блоки умножения, первый 11, второй 12 и третий 13 сумматоры, нелинейный преобразователь 14 и блок

15 деления.

Регулятор работает следующим образом, Сигналы с входа и выхода объекта

2 регулирования поступают в блок 4 регистров. Последний хранит вектор данных 7„, причем перед поступлением новой пары выходной координаты объекта регулирования У„ и управления 11 происходит последовательная

К перезапись хранимых данных по правилу и использует полученную оценку для вычисления значения величин параметра 1+ р„„.

Для получения оптимального закона регулирования используется информация с адаптивной модели 1 объекта 2 регулирования о векторах параметров

С„, данных Z, и ковариационной матрице Р„ оценок параметров модели объекта регулирования, определяемых в соответствии с,моделью объекта регулирования и н

У = аУ + b ц„.„+е „(1) С этой целью во второй блок 6 умножения с первого и второго выходов модели 1 поступают значения Ь, и Р, что позволяет определить.прот изведение Ь„Ф, а в третий блок 7 умножения поступают значения Pgq (с третьего выхода модели 1) и 1+11„ с выхода нелинейного преобразователя 14, что позволяет найти произведение (1+ к.1)Р . Полученные проиэКФ1 сРЬ ведения суммируются в первом сумма- торе ll, после чего сумма попадает на первый вход четвертого блока 8 умножения, на второй вход которого поступает вектор данных S„ с выхода блока 4 регистров. В результате, на выходе блока 8 умножения появляется произведение ((1+ l".)Рьр+Ь, P )1 .

3 1265

На второй вход шестого блока 10 умножения поступает с задатчика 3 заданное значение выходной переменной объекта управления У,, которое умножается на параметр h„, поступа- 5 ющий с первого выхода модели 1 на первый вход шестого блока 10 умножения. Второй сумматор 12 на основе выходов четвертого 8 и шестого 10 блоков умножения формирует числи о тель в законе регулирования (h v„,, — ((+ð,),, ),).

На первый вход пятого блока 9 умножения с выхода нелинейного преобразователя поступает значение

1+ „„, а на второй вход — значение

Р с четвертого выхода модели 1, что позволяет сформировать произведение (1+р,,)1P . На входы первого блока 5 умножения поступает значение параметра b с первого выхода

2 модели 1, что позволяет получить Ь

Третий сумматор 13 вычисляет знаменатель в законе регулирования ((1+Р ) Р +1 3 на основе значений сигналов, поступающих с выходов пятого 9 и первого

5 блоков умножения. Блок 15 деления позволяет определить управляющие воздействия в соответствии с законом регулирования

U„=- f((1+P„„) Р, +4b,) S„-Ь, У„"„ ° Г(1+

Закон регулирования (2) обеспечивает минимизацию показателя качества регулирования

1=Е (Ук у ) +((У „— С 7. ) У,,0. ) (1=1 К), (3) где Š— символ операции взятия математического ожидания;

К вЂ” дискретное время., 45 который может быть преобразован к виду

Закон регулирования (21 на основе использования показателя качества регулирования (.>1 обеспечивает дуальность регулирования благодаря на- 55 личию в критерии двух составляющих, первая иэ которых (У,, -У „ ) обуславливает раданное качество регули697 4 рования, а вторая (У, -(:„2„) - выг бор регулирующих воздействий, способствуюших быстрейшему обучению, адаптивной модели. Изменением параметра р можно добиться реализации регуляторов с различными свойствами.

При р, =-1 неопределенность оценок параметров модели не учитывается, а при („ =0 регулирующее воздействия не учитывают требований идентификации. Путем определения параметра р как нелинейной функции от r к

У изменяющейся в пределах между -1 и

0 и возрастающей с ростом оценки г >r, вводится естественная лак раметриэация закона регулирования (3) — с ростом ошибки рассогласования между выходом объекта регулирования и его заданным значением, отраженным в росте оценок r,, неопределенность оценок параметров модели

I учитывается все сильнее, так как рост г обусловлен (при решении за. к дачи стабилизации) именно неточностью оценок параметров модели, Лоопределяя р,, таким образом, что при г > г параметр р раК enny к+ вен минус единице, можно исключить учет неопределенности оценок параметров модели. Регулирующие воздействия реализуются в объекте регулирования, после чего цикл определения регулирующих воздействий повторяется в том же порядке, Техническими преимуществами адаптивного регулятора являются возможность регулирования динамических объектов с нестационарными параметрами (за счет введения блока регистров), что позволяет улучшить качество переходных процессов в объекте регулирования и увеличить точность слежения выхода объекта регулирования за его заданным значением,.использование при регулировании неопределенности оценок параметров модели объекта регулирования и выполнение условий параметрической идентифицируемости модели объекта регулирования за счет введения нелинейного преобразователя, что совместно ведет к улучшению качества регулирования и увеличению точности слежения выхода объекта регулирования за его данным значением (особенно в . переходных режимах, где требуется высокая точность оценки параметров модели).

Составитель В.Башкиров

Редактор Е.Папп Техред И.Верес Корректор С.Черни

Заказ 5661/43 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S l?656

Кроме того, введение нелинейного преобразователя предупреждает эффект

"запирания". регулирующих воздействий

1. и позволяет определять параметр р к+ закона регулирования в виде функции от ошибки рассогласования выхода объекта регулирования и его заданного значения. формула изобретения lo

Адаптивный регулятор, содержащий .первый блок умножения, блок деления, задатчик, первый сумматор, первый и 15 второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков умножения, первый и второй, входы второго блока умножения соединены соответственно с пер- 20 вым и вторым выходами адаптивной модели объекта регулирования, вход которой соединен с выходом объекта регулирования, а третий выход — с входом третьего блока умножения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и качества регулирования, в него дополнительно введены блок регистров, второй и третий сумматоры, четвертый, пятый ЗО и шестой блоки умножения, нелиней97 Ь ный преобразователь, вход которого соединен с пятым выходом адаптивной модели объекта регулирования, а выход - с вторым входом третьего блока умножения и первым входом пятого. блока умножения, второй вход которого соединен с четвертым выходом адаптивной модели объекта регулирования, а выход — с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, а выход — с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход — с входом объекта регулирования и первым входом блока регистров, второй вход которого подключен к выходу объекта регулирования, а выходы — к второму входу адаптивной модели объекта регулирования и первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а .выход— к инвертирующему входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом шестого блока умножения, вход которого соединен с первым выходом адаптивной модели объекта регулирования и входами первого блока умножения, а второй вход — с выходом задатчика.