Пред.
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 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ САМОНАСТРАИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМАналитические самонастраивающиеся системы могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Но как в том, так и в другом случае они имеют средства для первичной оптимизации, определяющие текущий оптимальный режим и корректировку динамических свойств основного контура управления путем изменения его параметров. В замкнутых системах, кроме того, имеются средства для вторичной рптимизации, осуществляющие контроль отклонения истинного режима работы системы от текущего оптимального и выполняющие дополнительную корректировку динамических свойств основного контура управления. Таким образом, контролируемые изменения параметров основного контура управления аналитических самонастраивающихся систем осуществляются цепями самонастройки по разомкнутому, замкнутому или разомкнуто-замкнутому циклу. В соответствии с двумя основными причинами, вызывающими необходимость самонастройки (неполнота априорной информации о внутренних и внешних условиях работы), будем различать системы: самонастраивающиеся по внешним воздействиям; системы, самонастраивающиеся по динамическим свойствам объекта регулирования, и системы, самонастраивающиеся как по внешним воздействиям, так и по динамическим свойствам объекта.
Рис. XX. 1. Системы, самонастраивающиеся по внешним воздействиям: а — разомкнутая система; б — замкнутая система Рассмотрим структурные схемы алгоритмов и принципы действия аналитических самонастраивающихся систем. Системы, самонастраивающиеся по внешним воздействиям. Разомкнутые системы (рис. XX. 1, а). На систему воздействует полезный сигнал Изменение динамических свойств системы осуществляется управляемыми корректирующими фильтрами для вычисления параметров оптимальной модели системы. Последние служат для определения в устройстве 3 настраиваемых параметров корректирующего фильтра. Замкнутые системы (рис. XX. 1,6). Здесь параметры корректирующего фильтра управляются цепями самонастройки по замкнутому циклу. Каждая цепь имеет вычислитель ошибки
Рис. XX.2. Системы, самонастраивающиеся по динамическим характеристикам объекта регулирования по разомкнутому циклу: а — система с идентификацией; б — программная система Управляющий элемент, изменяя настраиваемый параметр, сводит ошибку Системы, самонастраивающиеся по динамическим характеристикам объекта регулирования. Свойства системы, которые мы хотим получить, задаются ее желаемой моделью, которая представлена в ней в явном или неявном виде. Динамические свойства желаемой модели могут быть переменными во времени. Разомкнутые системы. Системы с идентификацией. Корректирующий фильтр системы (рис. XX.2, а), основной контур управления которой линейный, может быть представлен явно или неявно в виде последовательного соединения желаемой модели прямой цепи (М) и обратной модели объекта регулирования (ОМ). Задача цепей самонастройки по разомкнутому циклу состоит в том, чтобы, вычислив текущие динамические характеристики объекта (устройство 1), найти и далее ввести в корректирующий фильтр параметры обратной модели объекта (устройство 2). Отличительная особенность разомкнутой самонастраивающейся системы состоит в том, что корректирующий фильтр, параметры которого настраиваются, находится вне цепи, текущие характеристики которой измеряются (см. рис. XX.2,а). Системы программные (рис. XX.2,б). Этот тип систем может применяться в тех случаях, когда известны зависимости параметров объекта регулирования от внешних условий работы системы (например, зависимость характеристик летательного аппарата от скорости полета, плотности воздуха и т. д.).
Рис. XX.3. Системы, самонастраивающиеся но динамическим характеристикам объекта регулирования по замкнутому циклу: а — система с идентификацией объекта управления и корректирующего фильтра; б — инвариантная самонастраивающаяся система Располагая датчиками, измеряющими внешние условия (например, скоростной напор), возможно вычислить параметры корректирующего фильтра по формулам, составленным на этапе проектирования системы. Эти вычисления производятся в устройстве 1 по разомкнутому циклу. Замкнутые системы. Системы с идентификацией объекта регулирования и корректирующего фильтра (рис. ХХ.3, а). Отличительная особенность этих систем состоит в том, что в процессе работы определяются динамические характеристики цепи, включающей переменный объект регулирования и корректирующий фильтр; эту функцию выполняет устройство 1. Устройство 2 содержит цепи настройки параметров корректирующего фильтра по замкнутому циклу. Ошибки цепей, самонастройки по замкнутому циклу формируются на основе текущих значений параметров, выдаваемых устройством 1, и известных параметров желаемой модели разомкнутой системы М. Разновидностью систем с идентификацией объекта регулирования и корректирующего фильтра следует считать так называемые инвариантные самонастраивающиеся системы [8] (рис. XX.3, б). Цель самонастройки этих систем состоит в том, чтобы исключить влияние внешнего возмущения В инвариантной системе в явном или неявном виде имеется цепь компенсацйи внешнего возмущения
Рис. ХХ.4. Системы с эталонной моделью: а — с одной моделью; б — с несколькими моделями Осуществляется это цепями самонастройки по замкнутому циклу 2, сигналы ошибки которых вырабатываются путем измерения отклонения передаточной функции системы по возмущению от нулевого значения. Текущие параметры передаточной функции системы по возмущению определяются в устройстве 1. Таким образом, устройство 1 вычисляет текущие характеристики цепи, включающей как объект, так и корректирующий фильтр. Заметим, что инвариантные системы в принципе могут строиться и по разомкнутой схеме. Системы с эталонной моделью (рис. XX.4,а). Желаемые свойства системы задаются эталонной моделью М. Параметры корректирующего фильтра управляются цепями самонастройки по замкнутому циклу Самонастраивающаяся система этого типа может иметь несколько эталонных моделей, каждая из которых определяет желаемые динамические свойства по той или иной переменной системе управления (рис. XX.4,б). В системах с эталонной моделью могут присутствовать алгоритмы определения текущих характеристик объекта регулирования. Однако они носят вспомогательный характер; определяемые ими текущие характеристики объекта служат лишь для Золее точного определения ошибок цепей самонастройки по замкнутому циклу. Системы с косвенной идентификацией (рис. XX.5). Отличительная особенность этого типа систем состоит в том, что ошибки цепей самонастройки по замкнутому циклу (устройство 1) формируются на основе оценки относительного изменения параметров цепи корректирующий фильтр — объект регулирования. Такая оценка производится по наблюдению какой-либо переменной системы. Например, если амплитуда автоколебаний системы зависит от коэффициента усиления разомкнутой системы, то, измеряя амплитуду автоколебаний и сравнивая ее с заданной, можно оценить отклонение коэффициента усиления прямой цепи от его желаемого значения. Это отклонение и есть ошибка цепи самонастройки по замкнутому циклу; она сводится к нулю путем изменения коэффициента передачи корректирующего фильтра. В данном случае коэффициент передачи разомкнутой системы не определяется, находится лишь его отклонение от желаемого значения. Желаемая модель системы характеризуется заданной амплитудой автоколебаний.
Рис. ХХ.5. Система с косвенной идентификацией К системам с косвенной идентификацией откосятся системы, работающие на границе устойчивости, поддерживающие заданный запас устойчивости, поддерживающие постоянную амплитуду автоколебаний, некоторые системы с пробным сигналом [6], [7], [8]. Системы, самонастраивающиеся по внешним воздействиям и динамическим характеристикам объекта регулирования. В этих системах сочетаются принципы построения систем, самонастраивающихся по внешним воздействиям, и систем, самонастраивающихся по динамическим характеристикам объекта. Упрощая несколько проблему, можно сказать, что это сочетание состоит в том, что динамические характеристики желаемой модели, к которой подстраивается система с целью компенсировать неже лательные изменения свойств объекта, формируются на основе Примером может служить самонастраивающаяся система, структурная схема которой изображена на рис. XX.6. Подстройка прямой цепи системы к модели 3 осуществляется по замкнутому циклу, при этом используется информация о динамических свойствах объекта, которая поступает из блока 4 (как на рис. XX.4,а). Модель настраивается по внешним воздействиям по разомкнутому циклу (как это показано на рис. XX. 1,а). При этом устройство 1 оценивает параметры внешних воздействий, а устройство 2— определяет параметры оптимальной прямой цепи системы.
Рис. XX.6. Система, самонастраивающаяся по внешним воздействиям и динамическим характеристикам объекта регулирования Анализ рассмотренных выше структур аналитических самонастраивающихся систем позволяет выделить следующие основные части алгоритмов: оптимальной модели основного контура управления, или алгоритм первичной оптимизации; идентификации объекта; настройки параметров корректирующего фильтра по параметрам оптимальной модели и объекта; переработки корректирующим фильтром сигнала основного контура управления; цепей самонастройки по замкнутому циклу, или вторичной оптимизации. Следует заметить, что приведенный перечень алгоритмов, как и рассмотренные выше схемы, характеризует структуру алгоритмов аналитических самонастраивающихся систем, а не способ их технической реализации, потому что составные части алгоритмов теряют самостоятельность при их объединении. Часто в результате такого объединения та или иная составная часть не присутствует в алгоритме самонастраивающейся системы в явном виде. Процессы получения, переработки и использования текущей информации в аналитических самонастраивающихся системах предполагают применение количественных характеристик свойств объекта управления, внешних и внутренних воздействий. В соответствии с используемым аппаратом можно рассматривать структурные, временные и спектральные принципы построения аналитических самонастраивающихся систем. Самонастраивающаяся система, построенная на базе структурных принципов, оперирует коэффициентами дифференциальных уравнений; система, построенная на базе временных принципов — временными характеристиками системы и воздействий (ординатами импульсных переходных функций, корреляционных функций и т. д.); система, построенная на базе спектральных принципов, использует спектральные, в частности, частотные характеристики, спектральные плотности и т. п. Большие возможности для построения алгоритмов аналитических самонастраивающихся систем в классе систем с существенно переменными параметрами имеет рассмотренный в гл. IV спектральный аппарат анализа и синтеза линейных систем на конечных переменных интервалах времени. Во-первых, все характеристики данного аппарата: нестационарные спектральные характеристики, спектральные плотности, передаточные функции могут определяться автоматически в режиме нормальной работы системы, и, во-вторых, основные связи между перечисленными характеристиками — линейные алгебраические. В результате упомянутый спектральный аппарат дает возможность синтезировать все основные алгоритмы, не прибегая к предположению о квазистационарности как характеристик системы, так и внешних воздействий.
Рис. ХХ.7. Система с цифровой вычислительной машиной Техническая реализация алгоритмов управления аналитических самонастраивающихся систем осуществляется средствами вычислительной техники. Простейшие системы строятся с применением аналоговых элементов. Сложные алгоритмы предполагают применение цифровых вычислительных машин (см. рис. XX.7).
|
1 |
Оглавление
|