RU2177635C1 - Indicative-adaptive system for control over objects with state lag - Google Patents

Abstract

FIELD: automatic control systems. SUBSTANCE: invention can be used in linear dynamic control objects with state lag, parameters of object being unknown constants or values slowly varying in time. Indicative-adaptive system incorporates delay unit, unit setting coefficients, multipliers, adders, integrators, units computing modulus, sign discriminator. EFFECT: elimination of effect of indeterminacy on controlling action. 1 dwg

Description

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

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система управления /1/, содержащая объект управления, блок запаздывания, первый блок задания коэффициентов, последовательно соединенные первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы, вторые умножители, первый блок суммирования, последовательно соединенные второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя, входами каждого второго умножителя и соответствующими входами блока запаздывания, выход каждого первого умножителя связан с входом каждого блока вычисления модуля, выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора, выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя, выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого умножителя, ко второму входу третьего умножителя и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и ко второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен ко входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом первого блока суммирования, а выход подключен к входу объекта управления. The closest technical solution to the proposed one is an adaptive control system / 1 /, containing a control object, a delay unit, a first coefficient setting unit, first multipliers connected in series, module calculation units, first integrators, second multipliers, first summing unit, second summing unit connected in series , the third multiplier, the second integrator, the fourth multiplier, the third summing unit, the outputs of the control object are associated with the corresponding inputs of each first of the multiplier, the inputs of each second multiplier and the corresponding inputs of the delay unit, the output of each first multiplier is connected to the input of each module calculation unit, the outputs of which are connected to the input of each first integrator, the output of which is connected to the second input of each second multiplier, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first the summing unit, the output of which is connected to the second inputs of each first multiplier, to the second input of the third multiplier and to the first input of the third summing unit, the outputs of the delay unit are connected to the corresponding inputs of the coefficient assignment unit, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second summing unit, the output of which is connected to the first input of the third multiplier and to the second input of the fourth multiplier, the output of the third multiplier is connected to the input of the third integrator, the output of which is connected to the first the input of the fourth multiplier, the output of which is connected to the input of the third summing unit, the first input of which is connected to the output of the first summing unit, and the output It connects to the input of the control object.

Недостаток этой системы состоит в том что, ее алгоритмы теряют работоспособность при постоянно действующем возмущении, аддитивном к управляющему воздействию. The disadvantage of this system is that its algorithms lose their working capacity with a constantly acting disturbance additive to the control action.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет преодоления в ней неопределенности к управляющему воздействию. The aim of the invention is to expand the functionality of the system by overcoming the uncertainty in it to the control action.

Поставленная цель достигается тем, что в системе, содержащей объект управления, блок запаздывания, блок задания коэффициентов, первые умножители, блоки вычисления модуля, первые интеграторы, вторые умножители, первый блок суммирования, второй блок суммирования, третий умножитель, второй интегратор, четвертый умножитель, третий блок суммирования, выходы объекта управления связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя, входами каждого второго умножителя и соответствующими входами блока запаздывания, выход каждого первого умножителя связан с входом каждого блока вычисления модуля, выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора, выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя, выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого умножителя, ко второму входу третьего умножителя и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя и ко второму входу четвертого умножителя, выход третьего умножителя соединен с входом третьего интегратора, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен ко входу третьего блока суммирования, первый вход которого связан с выходом первого блока суммирования, введен дискриминатор знака, выход второго блока суммирования соединен со входом дискриминатора знака и входом третьего блока суммирования, выход дискриминатора знака подключен к входу третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к входу объекта управления. This goal is achieved in that in a system containing a control object, a delay unit, a coefficient setting unit, first multipliers, module calculation units, first integrators, second multipliers, a first summing unit, a second summing unit, a third multiplier, a second integrator, a fourth multiplier, the third summing unit, the outputs of the control object are associated with the corresponding inputs of each first multiplier, the inputs of each second multiplier and the corresponding inputs of the delay unit, the output of each first o the multiplier is connected to the input of each unit of the module calculation, the outputs of which are connected to the input of each first integrator, the output of which is connected to the second input of each second multiplier, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first summing unit, the output of which is connected to the second inputs of each first multiplier, to the second input of the third multiplier and to the first input of the third summing unit, the outputs of the delay unit are connected to the corresponding inputs of the coefficient setting unit, the outputs of which are connected with the corresponding inputs of the second summing unit, the output of which is connected to the first input of the third multiplier and to the second input of the fourth multiplier, the output of the third multiplier is connected to the input of the third integrator, the output of which is connected to the first input of the fourth multiplier, the output of which is connected to the input of the third summing unit, the first input of which is connected with the output of the first summation block, a sign discriminator is introduced, the output of the second summation block is connected to the input of the sign discriminator and the input of the third block eye of summation, the output of the sign discriminator is connected to the input of the third summation block, the output of the third summation block is connected to the input of the control object.

Вводя в систему дискриминатор знака, получают в системе новую функцию, которая заключается в борьбе с неопределенностью к управляющему воздействию в системе. By introducing a sign discriminator into the system, a new function is obtained in the system, which consists in combating the uncertainty of the control action in the system.

На чертеже (фиг. 1) представлена блок-схема предлагаемой системы управления. The drawing (Fig. 1) shows a block diagram of the proposed control system.

Система содержит объект управления 1, блок 2 запаздывания, блок 3 задания коэффициентов, первые умножители 4i(i=1,m), блоки вычисления модуля 5i, первые интеграторы 6i, вторые умножители 7i, первый блок суммирования 8, второй блок суммирования 9, третий умножитель 10, второй интегратор 11, четвертый умножитель 12, дискриминатор знака 13, третий блок суммирования 14. The system comprises a control object 1, a delay unit 2, a coefficient setting unit 3, the first multipliers 4i (i = 1, m), the calculation units of the module 5i, the first integrators 6i, the second multipliers 7i, the first summing unit 8, the second summing unit 9, the third a multiplier 10, a second integrator 11, a fourth multiplier 12, a discriminator of the sign 13, a third summing unit 14.

Выходы объекта управления 1 связаны с соответствующими входами каждого первого умножителя 4i(i= 1,m), входами каждого второго 7i умножителя и соответствующими входами блока 2 запаздывания, выход каждого первого умножителя 4i связан с входом каждого блока вычисления модуля 5i(i=1,m), выходы которых подключены к входу каждого первого интегратора 6i(i=1,m), выход которого связан со вторым входом каждого второго умножителя 7i(i=1,m), выходы которых связаны с соответствующими входами первого блока суммирования 8, выход которого подключен ко вторым входам каждого первого 4i умножителя, ко второму входу третьего умножителя 10 и к первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания 2 соединены с соответствующими входами блока 3 задания коэффициентов, выходы которого связаны с соответствующими входами второго блока 9 суммирования, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя 10, к второму входу четвертого умножителя 12, к входу дискриминатора знака 13 и четвертому входу третьего блока 14 суммирования, выход третьего умножителя 10 соединен с входом третьего интегратора 11, выход которого связан с первым входом четвертого умножителя 12, выход которого подключен ко второму входу третьего блока 14 суммирования, третий вход которого связан с выходом дискриминатора знака, а выход подключен к входу объекта управления. The outputs of the control object 1 are connected with the corresponding inputs of each first multiplier 4i (i = 1, m), the inputs of each second 7i multiplier and the corresponding inputs of the delay unit 2, the output of each first multiplier 4i is connected to the input of each calculation unit of module 5i (i = 1, m), the outputs of which are connected to the input of each first integrator 6i (i = 1, m), the output of which is connected to the second input of each second multiplier 7i (i = 1, m), the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first summing unit 8, output which is connected to the second inputs each of the first 4i multiplier, to the second input of the third multiplier 10 and to the first input of the third summing unit, the outputs of the delay unit 2 are connected to the corresponding inputs of the coefficient setting unit 3, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second summing unit 9, the output of which is connected to the first input of the third multiplier 10, to the second input of the fourth multiplier 12, to the input of the sign discriminator 13 and the fourth input of the third summing unit 14, the output of the third multiplier 10 is connected to the input of the third integrator 11 whose output is connected to the first input of the fourth multiplier 12, the output of which is connected to the second input of the third summing unit 14, the third input of which is connected to the output of the sign discriminator, and the output is connected to the input of the control object.

Система функционирует следующим образом. The system operates as follows.

Сигналы с выхода объекта 1 управления поступают на соответствующие входы блока запаздывания 2. Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вторые входы каждого первого умножителя 4i(i=1,m). На первые входы каждого первого умножителя 4i(i=1,m) поступают соответствующие сигналы с выхода объекта управления 1. С выходов каждого первого 4i умножителя сигналы поступают на входы соответствующих блоков вычисления модуля 5i(i=1,m), где вычисляются их абсолютные значения. С выходов блоков вычисления модуля 5i сигналы поступают на входы соответствующих первых интеграторов 6i(i=1,m), где интегрируются. Сигналы с выходов каждого первого 6i(i=1,m) интегратора поступают на первые входы каждого второго умножителя 7i(i=1,m). На вторые входы вторых умножителей 7i поступают соответствующие сигналы с выходов объекта управления 1. С выходов каждого второго умножителя 7i сигналы поступают на входы первого сумматора 8, где складываются. Сигналы с выхода первого 8 сумматора поступают на второй вход третьего умножителя 10 и на первый вход третьего сумматора 14. Сигналы с выходов блока 2 запаздывания через время, равное времени запаздывания, поступают на соответствующие входы блока 3 задания коэффициентов. Сигналы с выхода блока 3 задания коэффициентов поступают на соответствующие входы второго блока 9 суммирования, где складываются. Сигнал с выхода второго блока 9 суммирования поступает на первый вход третьего умножителя 10, на второй вход четвертого умножителя, на вход дискриминатора 13 знака и на четвертый вход третьего блока 14 суммирования. В третьем умножителе 10 происходит умножение сигнала с выхода первого блока 8 суммирования на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода третьего 10 умножителя поступает на вход второго интегратора 11, где интегрируется. Сигнал с выхода второго интегратора 11 поступает на первый вход четвертого умножителя 12, где происходит умножение сигнала с выхода второго интегратора 11 на сигнал с выхода второго блока 9 суммирования. Сигнал с выхода четвертого умножителя 12 поступает на второй вход третьего блока 14 суммирования. Сигнал с выхода дискриминатора 13 знака поступает на третий вход третьего блока 14 суммирования, где складывается с сигналами, поступающими на первый вход, на второй и четвертый вход третьего блока 14 суммирования. Сигнал с выхода третьего блока 14 суммирования, являющийся сигналом управления, поступает на вход объекта управления. Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы. The signals from the output of the control object 1 are supplied to the corresponding inputs of the delay unit 2. The signal from the output of the adder 8 is supplied to the second inputs of each first multiplier 4i (i = 1, m). The first inputs of each first multiplier 4i (i = 1, m) receive the corresponding signals from the output of the control object 1. From the outputs of each first 4i multiplier, the signals go to the inputs of the corresponding calculation blocks of module 5i (i = 1, m), where their absolute values are calculated values. From the outputs of the calculation blocks of module 5i, the signals are fed to the inputs of the corresponding first integrators 6i (i = 1, m), where they are integrated. The signals from the outputs of each first 6i (i = 1, m) integrator are fed to the first inputs of every second multiplier 7i (i = 1, m). The second inputs of the second multiplier 7i receive the corresponding signals from the outputs of the control object 1. From the outputs of each second multiplier 7i, the signals are fed to the inputs of the first adder 8, where they add up. The signals from the output of the first 8 adder are fed to the second input of the third multiplier 10 and to the first input of the third adder 14. The signals from the outputs of the delay unit 2 after a time equal to the delay time are fed to the corresponding inputs of the coefficient setting unit 3. The signals from the output of block 3 of the task of the coefficients are supplied to the corresponding inputs of the second block 9 of the summation, where they add up. The signal from the output of the second summing unit 9 is fed to the first input of the third multiplier 10, to the second input of the fourth multiplier, to the input of the sign discriminator 13, and to the fourth input of the third summing unit 14. In the third multiplier 10, the signal is multiplied from the output of the first summing unit 8 by the signal from the output of the second summing unit 9. The signal from the output of the third 10 multiplier is fed to the input of the second integrator 11, where it is integrated. The signal from the output of the second integrator 11 is fed to the first input of the fourth multiplier 12, where the signal is multiplied from the output of the second integrator 11 by the signal from the output of the second summing unit 9. The signal from the output of the fourth multiplier 12 is supplied to the second input of the third summing unit 14. The signal from the output of the sign discriminator 13 goes to the third input of the third summing unit 14, where it is added to the signals coming to the first input, to the second and fourth input of the third summing unit 14. The signal from the output of the third summing unit 14, which is a control signal, is input to the control object. This device can be implemented industrially based on a standard elemental base.

Источники информации
1. Патент РФ на изобретение N 2130636, кл. С 05 В 13/02, 1999.Sources of information
1. RF patent for the invention N 2130636, class. From 05 to 13/02, 1999.

Claims (1)

Адаптивная система управления, содержащая объект управления, выходы которого соединены с входами блока запаздывания, с первыми входами первых и вторыми входами вторых умножителей, выход каждого первого умножителя через последовательно соединенные соответствующие блок вычисления модуля и первый интегратор соединен с первым входом соответствующего второго умножителя, выходы вторых умножителей подключены к входам первого блока суммирования, выход которого подключен к вторым входам первых умножителей, к второму входу третьего умножителя и первому входу третьего блока суммирования, выходы блока запаздывания подключены к соответствующим входам блока задания коэффициентов, второй блок суммирования, входы которого соединены с соответствующими выходами блока задания коэффициентов, выход второго блока суммирования подключен к первому входу третьего и второму входу четвертого умножителей, выход третьего умножителя через второй интегратор соединен с первым входом четвертого умножителя, выход которого подключен к второму входу третьего блока суммирования, выход которого подключен к входу объекта управления, отличающаяся тем, что в систему введен дискриминатор знака, выход второго блока суммирования соединен с входом дискриминатора знака и четвертым входом третьего блока суммирования, выход дискриминатора знака соединен с третьим входом третьего блока суммирования. An adaptive control system containing a control object, the outputs of which are connected to the inputs of the delay unit, with the first inputs of the first and second inputs of the second multipliers, the output of each first multiplier is connected through a series-connected corresponding module calculation unit and the first integrator to the first input of the corresponding second multiplier, the outputs of the second multipliers are connected to the inputs of the first summing unit, the output of which is connected to the second inputs of the first multipliers, multiplies the second input of the third For the first input of the third summing block, the outputs of the delay block are connected to the corresponding inputs of the coefficient setting block, the second summing block, whose inputs are connected to the corresponding outputs of the coefficient setting block, the output of the second summing block is connected to the first input of the third and second input of the fourth multipliers, the output of the third the multiplier through the second integrator is connected to the first input of the fourth multiplier, the output of which is connected to the second input of the third summing unit, the output of which connected to the input of the control object, wherein the system discriminator is entered sign output of the second summing unit connected to the input of the discriminator and the sign of the fourth input of the third summing unit, an output of the discriminator plate connected to a third input of the third summing block.