Главная Промышленная автоматика.

т -г I

Hit)

условий при необходимости выполнения заданного критерия качества. Задачи самонастройки в таких системах могут быть самые разнообразные, например: наибольшее приближение процесса унравления технологическим оборудованием к некоторому заданному в каждый момент времени, .минимизация среднеквадратичной ошибки из условий наилучшей статистической фильтрации и времени управления, обеспечение неизменности онрсдсленной передаточной функции СЛУ и т. д. Для реализации самонастройки необходимо определять динамические свойства объекта управления.

Для сохранения постоянства динамических характеристик иа выходе САУ при изменении характеристик объекта унравления широкое распространение получили методы, основанные иа использовании моделей. При этом настройка параметров производится по эталону, которым могут быть параметры или дина.мичсскис характеристики модели. Рассмотрим ос1!свные способы построения самонастраивающихся СЛУ с моделями.

Иснользование вычислительного устройства для расчета параметров объекта управления. При построении самонастраивающихся СЛУ с последовательно включенными моделью и

вычислительным устройством для расчета параметров объекта управления теоретически можно осуцествить полную компенсацию влияния измс-пяюнигхся параметров объекта. Па практике же из-за наличия иогрстпо-код стой вычислений тскуншх значений этих параметров и возможных нзменеппй характеристик модели такая компенсация не может быть абсолютно точной. В основу построения указанных САУ положен принцип инвариантности. Эти системы имеют весьма сложные контуры самонастройки. При построении системы с параллельно включенными моделью и вычислительным устройством сигнал для контура самонастройки определяется в результате сравнения вычисленных параметров с параметрами модели, т. с. с эталоном. Основным недостатком таких САУ является необходимость вычисления текуи.1их значений параметров объекта управления, что увеличивает время самонастройки. Эти системы также отличаются значительной сложностью контура самонастройки. Для определения текущих значении параметров С.ЛУ используются корреляционные методы, которые требуют осреднения

г---

о у т ! 4t)

j йь.-

у it

Рис. 7.5.



соответствующих функционалов времени входных и выходных fiponeccoB на интервалах времени, значительно больших времени переходных ироцессов системы. Поэтому самонастраивающиеся САУ с параллельным включением модели и вычислительного устройства для расчета параметров объекта управления используют в тех случаях, когда параметры систе.мы из-.мспяются медленно (по сравнению с длительностью переходных процессов).

Применение эталонных моделей динамических характеристик объектов управления- На рис. 7.5 изображена структурная схема самонастраивающейся САУ с эталонной моделью, дипамические характеристи-

Вкод

f(t)

Выход

Рис. 7.6.

ки которой сравниваются с характеристиками объекта управления. При изменении параметров динамические характеристики обТ)екта управления (ОУ) отклоняются от оптимальных характеристик модели (М). Появляется сигнал Xyi»{t) = = y>{t)- y(t), дснствуюпщй ua устройство са.моиастрой-ки (УСн), которое изменяет параметры либо структуру регулятора (Р), объекта управления или глав1Г0й отрицательной обратной связи (ОС) системы. Если, например, изменяется коэффициент передачи объекта управления ko.y, то контур самонастройки должен так изменить коэффициент передачи регулятора kg, чтобы коэффициент передачи модели /г„ оставался постоянным, т. е. о.уйр = йм = const. При выполнении этого условия выходной процесс САУ y{t) в установившемся режиме будет совпадать с выходным сигналом .модели г/м(0-В переходных режимах эти процессы также будут достаточно близки.

Для контроля вектора состояния y(t) используют идентификатор, выполняющий функции анализатора процесса (см. рис. 7.1). Если в самонастраивающейся САУ контролируется только одна выход1гая величина y(t), то пет необходимости измерять вектор состояния и вычислять параметры объекта управления. В этом случае идентификатор в схеме не нужен.

Работа самонастраивающейся САУ в динамическом режиме характеризуется устойчивостью и временем продолжительности процесса, который заканчивается при дГс(/)=-0. Конечной задачей контура самонастройки САУ является ликвидация влияния изменении параметров объекта управления на выходной процесс у (().

Использование анализаторов характеристик объекта управ-



ления и системы. Из!мене1ше параметров объекта управления под воздействием внешних условий отражается на его характеристиках, поэтому для самонастройки САУ вместо модели можно использовать анализаторы характеристик. В таких само-пастраиваюишхся С.ЛУ, которые основаны иа контроле характеристик за-мкнутых систем, динамические характеристики их после определения срав1шваются с заданными эталонны.ми характеристиками. В качестве динамических характеристик С.ЛУ можно использовать передаточные и частотные функции, переходные характеристики, а для их контроля можно воспользоваться либо естественными, либо искусственно созданными колебаниями. На рис. 7.6 представлена структурная схема само-настраиваюнтейся . САУ, в основе которой - анализатор характеристик (АХ). Он производит идентификацию (методы идентификации объекта управления см. на с. 149) характеристик САУ. Структура анализатора характеристик определяется видом характеристик, которые используются для контроля, а также конкретным методо.м ндентификании характеристики объекта управления и приняты.м критерием вторичной оптимизации. Сформированное анализатором характеристик воздействие поступает па устройство самонастройки {УСн), которое изменяет либо параметры, либо структуру регулятора или объекта управления.

Возможно построение комбинированных САУ, в которых объединяются нринцины самонастройки как ио внешним воздействиям, так и по динамически.м характеристикам с целью реализации оптимальных динамических свойств в условиях изменения характеристик внешних воздействий и объектов управления в ншроких пределах. При данном способе построения систем эталонная .модель (см, рис. 7.5) или анализатор характеристик (см. рис. 7.6) имеют дополнительную самонастройку по сигналам внешних возмущающих воздействий F{i). В этом случае эталонные динамические характеристики не стабильны, а автоматически изменяются в функции сигналов внешних во.здействий.

7.5. СИНТЕЗ КОНТУРА САМОНАСТРОЙКИ

Задача синтеза са.мо}1астраивающнхся САУ решается приближенно в два этапа. На первом рассматривается оптимизация основного контура системы, а на втором - оптимизация контура самонастройки. Синтез основного контура С.ЛУ выполняется известными методами теории автоматического регулирования и управле1гия. Решение задачи синтеза контура самонастройки известными методами невозможно из-за наличия в оптимальной САУ неременных параметров и характеристик объектов унравления и действующих па нее внешних воздей-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [75] 76 77 78 79 80 81

0.0035