Робастная система управления

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или меняющиеся во времени величины. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы за счет работы с нестационарными объектами. Система содержит блок задания коэффициентов, два блока суммирования, три умножителя, дискриминатор знака, блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - 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, содержащая объект регулирования, выходы которого соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, выход блока суммирования подключен к вторым входам первого и второго умножителей /1/.

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

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы и улучшение качества управления.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую объект регулирования, блок задания коэффициентов, последовательно соединенный блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, к первому и второму входам первого умножителя подключен выход блока суммирования, соответствующие входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, а выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, введены второй блок суммирования, дискриминатор знака, блок нахождения модуля, блок нелинейною степенного преобразования и третий умножитель, причем первый вход второго умножителя соединен с выходом первого умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом дискриминатора знака, вход которого соединен с выходом первого блока суммирования; выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом дискриминатора знака; вход блока нахождения модуля соединен с выходом первого блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с входом третьего умножителя, второй вход которого подключен к выходу дискриминатора знака, а выход третьего умножителя соединен с третьим входом второго блока суммирования, выход которого подключен к объекту регулирования.

Вводя в систему второй блок суммирования, дискриминатор знака, блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель получают робастное управление, что обеспечивает условие нормального функционирования системы при нестационарных характеристиках обычного уравнения.

На чертеже 1 представлена блок-схема системы.

Система содержит объект 1 регулирования, блок 2 задания коэффициентов, блок 3 суммирования, блок 4 первый умножитель, второй умножитель 5, второй блок суммирования 6, дискриминатор знака 7, блок нахождения модуля 8, блок нелинейного степенного преобразования 9 и третий умножитель 10.

у₁, . . . , у_m - выходы объект регулирования, U - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнению где ₁>0, ₂>0, ₃>0, 0q1 - постоянные, g^T - числовой вектор, у-m - мерный вектор выходных координат объекта.

Система функционирует следующим образом Сигналы с выходов объекта 1 регулирования поступают на соответствующие входы блока 2 задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке 2 задания коэффициентов происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока 2 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока 3 суммирования, где складываются. Сигналы g^Ty с выхода блока 3 суммирования поступают на вход дискриминатора знака 7, вход блока нахождения модуля 8 и на оба входа первого умножителя 4. В первом умножителе 4 происходит умножение сигнала с выхода блока 3 первого суммирования на этот же сигнал. Сигнал (g^Tу)² с выхода первого умножителя 4 поступает на первый вход второго умножителя 5. В дискриминаторе знака 7 выбирается знак сигнала. Сигнал sgn(g^Tу) поступает па второй вход второго умножителя 5, где происходит умножение его на сигнал (g^Tу)², поступающий с выхода первого умножителя 4. Полученный сигнал (g^Tу)²sgn(g^Tу) поступает с выхода второго умножителя 5 на первый вход второго блока суммирования 6, на второй блок которого поступает сигнал sgт(g^Tу) с выхода дискриминатора знака 7. Сигнал |g^Ty| поступает на вход блока 10 нелинейного степенного преобразования, с выхода которою сигнал |g^Ty|^q поступает на первый вход третьего умножителя 10, где происходит его умножение на сигнал sgn(g^Tу), поступающий на второй вход с выхода дискриминатора знака 7. Во втором блоке суммирования 6 происходит сложение сигналов, полученных с выхода второго умножителя 5, выхода дискриминатора 7 и третьего умножителя 10 с нужными коэффициентами. Сигнал с выхода второго блока суммирования 6 (управляющее воздействие) поступает на вход объекта 1 регулирования.

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

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ 1. Авторское свидетельство СССР 1019400, кл. G 05 В 13/02, 1985 (прототип).

Формула изобретения

Робастная система управления, содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, первый блок суммирования, первый умножитель, второй умножитель, к первому и второму входам первого умножителя подключен выход первого блока суммирования, соответствующие входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, а выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, отличающаяся тем, что в систему введены второй блок суммирования, дискриминатор знака, блок нахождения модуля, блок нелинейного степенного преобразования и третий умножитель, причем первый вход второго умножителя соединен с выходом первого умножителя, второй вход второго умножителя соединен с выходом дискриминатора знака, вход которого соединен с выходом первого блока суммирования, выход второго умножителя подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом дискриминатора знака, вход блока нахождения модуля соединен с выходом первого блока суммирования, выход блока нахождения модуля подключен к входу блока нелинейного степенного преобразования, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, второй вход которого подключен к выходу дискриминатора знака, а выход третьего умножителя соединен с третьим входом второго блока суммирования, выход которого подключен к объекту регулирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1