§ 12.5. ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ САМОНАСТРАИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ
Простейшим классом самонастраивающихся систем являются экстремальные системы. Методы исследования этих систем можно разделить на две группы: для исследования движения к окрестности экстремума и для исследования периодических режимов вблизи экстремума.
Первая группа методов позволяет синтезировать управляющие воздействия для устойчивого и высококачественного движения к точке экстремума показателя качества. Методы базируются на идеях различных видов поиска экстремума (градиентных, наискорейшего спуска и т. д.).
Вторая группа методов позволяет изучить установившееся периодическое движение около точки экстремума (так называемое «рыскание»). Для исследования этого движения может применяться метод гармонического баланса.
Беспоисковые самонастраивающиеся системы отличаются от экстремальных и обычных систем наличием дополнительного контура самонастройки. В зависимости от количества перестраиваемых
параметров таких контуров может быть несколько. Перестройка параметров обычно производится в зависимости от переменных основного контура системы. В результате самонастраивающаяся система является принципиально нелинейной.
Необходимость самонастройки чаще всего вызывается нестационарностью характеристик объекта регулирования. Во многих случаях реализация алгоритмов самонастройки осуществляется с помощью ЦВМ.
Таким образом, беспоисковые самонастраивающиеся системы в общем случае являются многоконтурными нестационарными нелинейными дискретными системами. Так как перестраиваемые в процессе самонастройки параметры становятся дополнительными переменными, то порядок самонастраивающейся системы превосходит порядок основного контура.
Указанные особенности должны учитываться при анализе и синтезе самонастраивающихся систем. С позиций теории автоматического управления основными показателями работоспособности самонастраивающихся систем являются устойчивость и качество процесса управления, которые обеспечиваются свойствами двух контуров — основного и самонастройки.
Известно, что показатели устойчивости и качества (запас по фазе, запас по амплитуде, степень устойчивости и т. д.) зависят от характеристик объекта и внешних воздействий. В связи с этим можно говорить о частных показателях устойчивости и качества, определяемых при фиксированных характеристиках объекта, регулятора и внешних воздействий, и обобщенных показателях устойчивости и качества определяемых границами изменения частных показателей при изменении в определенных диапазонах характеристик объекта, регулятора и внешних воздействий.
Контур самонастройки обеспечивает поддержание заданных значений обобщенных показателей устойчивости и качества работы основного контура.
В настоящее время проектирование самонастраивающихся систем осуществляется, как правило, по следующей схеме. Вначале производится синтез регулятора основного контура по частным показателям устойчивости и качества работы в соответствии с методами, изложенными в предыдущих главах книги. Затем синтезируются алгоритмы работы контура самонастройки.
Последовательность и метод синтеза контура самонастройки определяются типом самонастраивающейся системы.
В системах с самонастройкой по динамическим характеристикам объекта процесс синтеза включает: а) выбор метода и разработку алгоритмов идентификации объекта; б) разработку алгоритмов получения управляющих сигналов контура самонастройки; в) выбор перестраиваемых параметров и разработку корректирующего фильтра для изменения характеристик основного контура по управляющим сигналам контур а самонастройки.
В системах с эталонной моделью перестройка параметров обычна осуществляется при сближении (в определенном смысле) выходных
переменных основного контура и модели. Поэтому в работе этих систем этап идентификации отсутствует. Настройка параметров осуществляется в процессе минимизации той или иной функции от разности выходного сигнала объекта и эталонной модели. Для минимизации применяются методы, аналогичные описанным в § 12.2.
В системах с настройкой по входному сигналу процесс синтеза состоит из тех же трех этапов, только в отличие от систем с настройкой по характеристикам объекта, на первом этапе производится выбор и разработка алгоритмов оценки входного сигнала.
При синтезе всех типов самонастраивающихся систем необходимо выбирать перестраиваемые параметры основного контура. Эффективность того или иного параметра для целей перестройки можно оценить с помощью функций или коэффициентов чувствительности показателя качества системы (см. гл. 10). Так как значения настраиваемых параметров являются выходными переменными контура самонастройки, то к процессу их регулирования предъявляются, как обычно, требования устойчивости и качества. Эти требования реализуются с помощью корректирующих устройств, включаемых в контур самонастройки.
