RU2155362C1 - Adaptive control system - Google Patents

Abstract

FIELD: automatic control systems. SUBSTANCE: system includes controlled object, unit for tuning coefficients, adder, two multipliers and integrator. EFFECT: enhanced adaptive system due to simplified unit for tuning coefficients. 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для линейных динамических объектов управления, причем параметры объекта - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины. The invention relates to automatic control systems and can be used for linear dynamic control objects, and the parameters of the object are unknown constant or slowly varying in time.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления /1/, содержащая объект управления, блок настройки коэффициентов, сумматор, первый умножитель, интегратор и второй умножитель, входы блока настройки соединены с выходами объекта управления, а выходы - с входами сумматора, выход которого соединен с блоком настройки коэффициентов, с обоими входами первого умножителя и с входом второго умножителя, выход первого умножителя через интегратор связан с входом второго умножителя, выход которого соединен с входом объекта управления. The closest technical solution to the proposed one is an adaptive control system / 1 / containing a control object, a coefficient adjustment unit, an adder, a first multiplier, an integrator and a second multiplier, the inputs of the setting unit are connected to the outputs of the control object, and the outputs - to the inputs of the adder, the output of which connected to the coefficient adjustment unit, with both inputs of the first multiplier and with the input of the second multiplier, the output of the first multiplier through an integrator is connected to the input of the second multiplier, the output of which is connected entry control object.

Недостатком этой системы является сложность конструкции, так как при построении системы в блоке настройки коэффициентов при формировании сигнала, поступающего на интеграторы, необходимо иметь m умножителей первого блока умножения. The disadvantage of this system is the design complexity, since when building the system in the coefficient adjustment block when generating a signal supplied to the integrators, it is necessary to have m multipliers of the first multiplication block.

Целью изобретения является упрощение системы. The aim of the invention is to simplify the system.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей блок настройки коэффициентов, последовательно соединенные блок суммирования, первый умножитель, интегратор, второй умножитель, объект управления, входы которого соединены с соответствующими входами блока настройки коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока настройки коэффициентов, выход блока суммирования соединен с обоими входами первого умножителя, с вторым входом второго умножителя и с входом блока настройки коэффициентов, в блоке настройки коэффициентов для формирования сигнала, поступающего на интегратор, используется модуль произведения сигнала y_i, поступающего на первые входы каждого умножителя первого блока умножения с выхода объекта управления, и сигнала g^Tу, поступающего с входа блока суммирования на вторые входы каждого умножителя первого блока умножения, для нормального функционирования системы достаточно формировать сигнал, поступающий на интегратор в блоке настройки коэффициентов, используя сигнал y_i, поступающий с выхода объекта управления на входы соответствующих блоков вычисления модуля, для упрощения системы из блока настройки коэффициентов выведены умножители первого блока умножения и связь выхода блока суммирования с входом блока настройки коэффициентов.This goal is achieved by the fact that in a system comprising a coefficient adjustment unit, a summing unit connected in series, a first multiplier, an integrator, a second multiplier, a control object whose inputs are connected to the corresponding inputs of the coefficient adjustment unit, the inputs of the summation unit are connected to the corresponding outputs of the coefficient adjustment unit , the output of the summing unit is connected to both inputs of the first multiplier, to the second input of the second multiplier and to the input of the coefficient adjustment unit, into the block e settings of the coefficients for generating a signal arriving at the integrator, the product module of the signal y _i arriving at the first inputs of each multiplier of the first multiplication block from the output of the control object is used, and the signal g ^T y from the summing unit input to the second inputs of each multiplier of the first block multiplying, for normal operation of the system is sufficient to generate a signal supplied to the integrator in the gain adjustment unit by using a signal y _i, output from the control object on a ode respective calculation unit blocks to simplify the system configuration of a block of coefficients derived multipliers multiplying the first block and the connection output to an input of summation block coefficients tuner.

На фиг.1 представлена блок-схема системы. Figure 1 presents a block diagram of a system.

Система содержит объект управления 1, блок настройки коэффициентов 2, сумматор 3, первый умножитель 4, интегратор 5 и второй умножитель 6. The system comprises a control object 1, a coefficient setting unit 2, an adder 3, a first multiplier 4, an integrator 5 and a second multiplier 6.

Динамика процессов в объекте управления описывается уравнениями состояния и выхода

Y=LX,
где X - n-мерный вектор состояния;
Y - m-мерный вектор выходных измеряемых координат;
U - скалярное управляющее воздействие;
A, L, b - матрицы и вектор размерностей (nxn), (mxn), (nxl) соответственно, зависящие от вектора неизвестных параметров ξ ∈ Ξ;
Ξ - известное множество возможных значений вектора ξ.
К объекту подключен регулятор
U=kg^T y,
где k - настраиваемый параметр регулятора;
g^T = (1, g₂,...g_m) - параметрический вектор, (m - 1) параметр которого настраивается таким образом, что по окончании процесса адаптации вектор g принимает числовые значения g^T ₀=(1,g₀₂,...g_0m), обеспечивающие выполнение гурвицевости полинома g^T ₀L(InP - А)⁺В степени (n-1) с положительными коэффициентами, где (InP - А)⁺ - присоединенная матрица.The dynamics of processes in the control object is described by equations of state and output

Y = LX,
where X is the n-dimensional state vector;
Y is the m-dimensional vector of the output measured coordinates;
U is the scalar control action;
A, L, b are matrices and a vector of dimensions (nxn), (mxn), (nxl), respectively, depending on the vector of unknown parameters ξ ∈ Ξ;
Ξ is the known set of possible values of the vector ξ.
A controller is connected to the object
U = kg ^T y,
where k is the adjustable parameter of the controller;
g ^T = (1, g ₂ , ... g _m ) is a parametric vector, (m - 1) whose parameter is adjusted in such a way that at the end of the adaptation process, the vector g takes numerical values g ^T ₀ = (1, g ₀₂ , ... g _0m ), ensuring the Hurwitz polynomial g ^T ₀ L (InP - А) ⁺ В degree (n-1) with positive coefficients, where (InP - А) ⁺ is the adjoint matrix.

Параметр регулятора настраивается в соответствии с алгоритмом адаптации
k=-a₁(g^Ty)²,
где a₁ > 0.The controller parameter is set in accordance with the adaptation algorithm.
k = -a ₁ (g ^T y) ² ,
where a ₁ > 0.

Элементы параметрического вектора настраиваются в соответствии с алгоритмами. Elements of the parametric vector are configured in accordance with the algorithms.

Система функционирует следующим образом.

The system operates as follows.

Сигналы с выхода объекта управления 1 поступают на соответствующие входы блока 2 настройки коэффициентов. Функциональная схема блока 2 настройки коэффициентов представлена на фиг. 2. На входы соответствующих блоков вычисления модуля 7_i (i=2,m) поступают сигналы y_i с выхода объекта управления 1, где вычисляются их абсолютные значения. С выходов блоков вычисления модуля 7_i сигналы |y_i| поступают на входы соответствующих интеграторов 8_i (i= 2, m), где интегрируются. Сигналы g_i с выходов интеграторов поступают на первые входы каждого соответствующего умножителя 9_i (i=2,m). На вторые входы умножителей 9_i поступают соответствующие сигналы y_i с выходов объекта управления 1. С выходов умножителей второго блока умножения 9 (соответствующего выходу блока 2 настройки коэффициентов (фиг. 1)) сигналы поступают на входы сумматора 3 (фиг. 1), где складываются между собой и с сигналом Y₁, который поступает с выхода объекта управления 1. Сигнал с выхода сумматора 3

g₁=1 поступает на оба входа первого умножителя 4, на второй вход второго умножителя 6. В первом умножителе 4 происходит умножение сигнала g^Ty с выхода сумматора 3 на тот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя 4 поступает на вход интегратора 5, где интегрируется. Сигнал с выхода интегратора 5 поступает на первый вход второго умножителя 6. Во втором умножителе 6 происходит умножение сигнала с выхода сумматора 3 на сигнал с выхода интегратора. Сигнал u=kg^Ty (сигнал управления) с выхода второго умножителя 6 поступает на вход объекта 1 управления.The signals from the output of the control object 1 are supplied to the corresponding inputs of the block 2 settings of the coefficients. The functional diagram of the coefficient setting unit 2 is shown in FIG. 2. The inputs of the corresponding blocks of the calculation module 7 _i (i = 2, m) receive signals y _i from the output of the control object 1, where their absolute values are calculated. From the outputs of the blocks of the calculation module 7 _i signals | y _i | arrive at the inputs of the corresponding integrators 8 _i (i = 2, m), where they are integrated. The signals g _i from the outputs of the integrators are fed to the first inputs of each corresponding multiplier 9 _i (i = 2, m). The second inputs of the multipliers 9 _i receive the corresponding signals y _i from the outputs of the control object 1. From the outputs of the multipliers of the second multiplication block 9 (corresponding to the output of the coefficient setting block 2 (Fig. 1)), the signals are fed to the inputs of the adder 3 (Fig. 1), where add together and with the signal Y ₁ , which comes from the output of the control object 1. The signal from the output of the adder 3

g ₁ = 1 goes to both inputs of the first multiplier 4, to the second input of the second multiplier 6. In the first multiplier 4, the signal g ^T y is multiplied from the output of adder 3 by the same signal. The signal from the output of the first multiplier 4 is fed to the input of the integrator 5, where it is integrated. The signal from the output of the integrator 5 is fed to the first input of the second multiplier 6. In the second multiplier 6, the signal from the output of the adder 3 is multiplied by the signal from the output of the integrator. The signal u = kg ^T y (control signal) from the output of the second multiplier 6 is fed to the input of the control object 1.

Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы. This device can be implemented industrially based on a standard elemental base.

Claims (1)

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, блок настройки коэффициентов, состоящий из блоков вычисления модуля, выходы которых предназначены для подачи сигналов через соответствующие интеграторы на первые входы соответствующих умножителей, вторые входы которых предназначены для приема сигналов с выходов объекта управления, сумматор, первый умножитель, интегратор и второй умножитель, выходы умножителей блока настройки коэффициентов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с обоими входами первого умножителя и с вторым входом второго умножителя, а выход первого умножителя через интегратор связан с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с входом объекта управления, отличающаяся тем, что выходы объекта управления подключены соответственно к входам блоков вычисления модуля в блоке настройки коэффициентов. An adaptive control system comprising a control object, a coefficient adjustment unit, consisting of module calculation units, the outputs of which are designed to supply signals through the corresponding integrators to the first inputs of the respective multipliers, the second inputs of which are designed to receive signals from the outputs of the control object, the adder, the first multiplier, integrator and second multiplier, the outputs of the multipliers of the coefficient adjustment unit are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to both inputs of the first smart and with the second input of the second multiplier, and the output of the first multiplier through the integrator is connected to the first input of the second multiplier, the output of which is connected to the input of the control object, characterized in that the outputs of the control object are connected respectively to the inputs of the module calculation blocks in the coefficient setting block.

Images