RU2427869C1 - Self-adjusting control system for objects with control delay - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: adaptive system includes the following: delay unit by value ä, the second adder, the second integrator, the third adder; at that, the first input of the second adder is connected to output of the second multiplier; the second input of the second adder is connected to output of the second integrator; the third input of the second adder is connected to output of delay unit; output of the second adder is connected to input of the second integrator the output of which is connected to the first input of the third adder and to the second input of the second adder; the second input of the third adder is connected to output of the first adder; the third input of the third adder is connected to output of the second multiplier; output of the third adder is connected to the second input of the first multiplier, and input of delay unit is connected to output of the second multiplier. ^ EFFECT: possible stabilisation of adaptive system in case of objects with control delay. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано в системах регулирования объектами, параметры которых - неизвестные постоянные или медленно меняющиеся во времени величины.The invention relates to technical cybernetics and can be used in systems for controlling objects whose parameters are unknown constant or slowly varying in time.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивная система стабилизации (авт. св. СССР № 1019400, кл. G05B 13/02, 1983, прототип), содержащая объект регулирования, блок задания коэффициентов, сумматор, первый умножитель, интегратор, второй умножитель. Сигналы с выходов объекта регулирования поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов, который представляет собой блок умножителей. В блоке задания коэффициентов происходит умножение сигнала с каждого выхода объекта регулирования на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов поступают на соответствующие входы блока суммирования, где складываются. Сигнал с выхода блока суммирования приходит на первый вход второго умножителя и на оба входа первого умножителя. В первом умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на этот же сигнал. Сигнал с выхода первого умножителя поступает на вход интегратора. Сигнал с выхода интегратора поступает на второй вход второго умножителя. Во втором умножителе происходит умножение сигнала с выхода блока суммирования на сигнал с выхода интегратора. Сигнал с выхода второго умножителя поступает на вход объекта регулирования.The closest technical solution to the proposed one is an adaptive stabilization system (ed. St. USSR No. 1019400, class G05B 13/02, 1983, prototype), which contains an object of regulation, a block for setting coefficients, an adder, a first multiplier, an integrator, and a second multiplier. The signals from the outputs of the regulatory object are supplied to the corresponding inputs of the coefficient setting block, which is a block of multipliers. In the unit for setting the coefficients, the signal is multiplied from each output of the regulatory object by a constant coefficient. The signals from the outputs of the coefficient setting block are supplied to the corresponding inputs of the summing block, where they are added. The signal from the output of the summing unit comes to the first input of the second multiplier and to both inputs of the first multiplier. In the first multiplier, the signal is multiplied from the output of the summing unit by the same signal. The signal from the output of the first multiplier is fed to the input of the integrator. The signal from the output of the integrator goes to the second input of the second multiplier. In the second multiplier, the signal is multiplied from the output of the summing unit by the signal from the output of the integrator. The signal from the output of the second multiplier is fed to the input of the regulatory object.

Однако недостатком этой системы в случае наличия в объекте запаздывания по управлению является неустойчивость положения равновесия.However, the disadvantage of this system in the case of the presence of a control delay in the object is the instability of the equilibrium position.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение асимптотической устойчивости положения равновесия системы при наличии в объекте запаздывания по управлению.The technical problem to which the claimed invention is directed is to provide asymptotic stability of the equilibrium position of the system in the presence of a control delay in the object.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в систему, содержащую блок задания коэффициентов, блок суммирования, последовательно соединенные первый умножитель, интегратор, второй умножитель, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами блока задания коэффициентов, входы блока суммирования подключены к соответствующим выходам блока задания коэффициентов, введены блок задержки на величину τ, второй сумматор, второй интегратор, третий сумматор, при этом первый вход второго сумматора подключен к выходу второго умножителя, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго интегратора, третий вход второго сумматора связан с выходом блока задержки, выход второго сумматора подключен к входу второго интегратора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора и к второму входу второго сумматора, второй вход третьего сумматора связан с выходом первого сумматора, третий вход третьего сумматора подключен к выходу второго умножителя, выход третьего сумматора соединен со вторым входом первого умножителя, вход блока задержки связан с выходом второго умножителя.The solution of this problem is achieved by the fact that in a system containing a coefficient setting unit, a summing unit, a first multiplier, an integrator, a second multiplier connected in series, the outputs of the control object are connected to the corresponding inputs of the coefficient setting unit, the inputs of the summing unit are connected to the corresponding outputs of the coefficient setting unit, a delay unit by a value of τ is introduced, a second adder, a second integrator, a third adder, while the first input of the second adder is connected to the output of the second multiplier, the second input of the second adder is connected to the output of the second integrator, the third input of the second adder is connected to the output of the delay unit, the output of the second adder is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the first input of the third adder and to the second input of the second adder, the second input of the third adder connected to the output of the first adder, the third input of the third adder is connected to the output of the second multiplier, the output of the third adder is connected to the second input of the first multiplier, the input of the delay unit is connected with the output of the second multiplier.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена блок-схема системы. Система содержит объект регулирования 1, первый блок задания коэффициентов 2, первый сумматор 3, первый умножитель 4, первый интегратор 5, второй умножитель 6, второй сумматор 7, второй интегратор 8, третий сумматор 9, блок задержки 10. Объект регулирования описывается уравнениемThe invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a block diagram of a system. The system contains a control object 1, a first unit for setting coefficients 2, a first adder 3, a first multiplier 4, a first integrator 5, a second multiplier 6, a second adder 7, a second integrator 8, a third adder 9, a delay unit 10. The control object is described by the equation

где x∈Rⁿ - вектор состояний объекта регулирования, L - матрица выхода, y₁,…,y_m - выходы объекта регулирования, u - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее уравнениюwhere x∈R ⁿ is the state vector of the control object, L is the output matrix, y ₁ , ..., y _m are the outputs of the control object, u is the scalar control action satisfying the equation

где α₀ - m-мерный вектор коэффициентов блока 2 задания коэффициентов, выбираемый из условияwhere α ₀ is the m-dimensional vector of coefficients of block 2 for setting coefficients, chosen from the condition

α₀*α(λ) - гурвицевый квазиполином степени n-1 с положительным старшим коэффициентом (α(λ) - числитель передаточной функции объекта регулирования);α ₀ * α (λ) - Hurwitz quasi-polynomial of degree n-1 with a positive leading coefficient (α (λ) - numerator of the transfer function of the control object);

y - m-мерный вектор выходных координат объекта.y is the m-dimensional vector of the output coordinates of the object.

Используя критерий гиперустойчивости В.М.Попова можно показать, что реализуемый алгоритм настройкиUsing the criterion of hypersensitivity V.M.Popova it can be shown that the implemented tuning algorithm

где β>0 - число, ψ - выход дополнительного контура, динамика которого описывается уравнениемwhere β> 0 is the number, ψ is the output of the additional circuit, the dynamics of which are described by the equation

обеспечивает асимптотическую устойчивость системы.provides the asymptotic stability of the system.

Система функционирует следующим образом.The system operates as follows.

Сигналы с выходов объекта регулирования 1 поступают на соответствующие входы блока задания коэффициентов 2. В блоке задания коэффициентов 2 происходит умножение сигнала с i-го выхода объекта регулирования 1 на постоянный коэффициент. Сигналы с выходов блока задания коэффициентов 2 поступают на соответствующие входы блока суммирования 3. Сигнал с выхода блока суммирования 3 приходит на второй вход третьего сумматора 9, на первый вход первого умножителя 4 и на первый вход второго умножителя 6, сигнал с выхода третьего сумматора 9 подается на второй вход первого умножителя 4, сигнал с выхода первого умножителя 4 идет на вход первого интегратора 5, сигнал с выхода первого интегратора 5 идет на второй вход второго умножителя 6, сигнал с выхода второго умножителя 6 подается на первый вход второго сумматора 7, на вход блока задержки 10, на третий вход третьего сумматора 9 и на вход объекта регулирования 1, сигнал с выхода блока задержки 10 идет на третий вход второго сумматора 7, сигнал с выхода второго сумматора 7 подается на вход второго интегратора 8, сигнал с выхода второго интегратора 8 подается на первый вход третьего сумматора 9 и на второй вход второго сумматора 7.The signals from the outputs of the control object 1 are supplied to the corresponding inputs of the unit for setting the coefficients 2. In the block for setting the coefficients 2, the signal is multiplied from the i-th output of the object of regulation 1 by a constant coefficient. The signals from the outputs of the unit for setting the coefficients 2 are supplied to the corresponding inputs of the summing unit 3. The signal from the output of the summing unit 3 comes to the second input of the third adder 9, to the first input of the first multiplier 4 and to the first input of the second multiplier 6, the signal from the output of the third adder 9 is supplied to the second input of the first multiplier 4, the signal from the output of the first multiplier 4 goes to the input of the first integrator 5, the signal from the output of the first integrator 5 goes to the second input of the second multiplier 6, the signal from the output of the second multiplier 6 is fed to the first the second input of the second adder 7, to the input of the delay unit 10, to the third input of the third adder 9 and to the input of the control object 1, the signal from the output of the delay unit 10 goes to the third input of the second adder 7, the signal from the output of the second adder 7 is fed to the input of the second integrator 8, the signal from the output of the second integrator 8 is fed to the first input of the third adder 9 and to the second input of the second adder 7.

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

Технический результат заявленного изобретения заключается в возможности стабилизации адаптивной системы при наличии объектов с запаздыванием по управлению.The technical result of the claimed invention lies in the possibility of stabilization of the adaptive system in the presence of objects with a delay in control.

Claims (1)

Адаптивная система стабилизации при наличии объектов с запаздыванием по управлению, содержащая первый блок задания коэффициентов, первый сумматор, последовательно соединенные первый умножитель, первый интегратор, второй умножитель, выходы объекта регулирования соединены с соответствующими входами первого блока задания коэффициентов, входы первого сумматора подключены к соответствующим выходам первого блока задания коэффициентов, выход первого умножителя подключен к входу первого интегратора, выход первого интегратора подключен ко второму входу второго умножителя, отличающаяся тем, что в систему введены второй сумматор, второй интегратор, третий сумматор, блок задержки; первый вход второго сумматора подключен к выходу второго умножителя, второй вход подключен к выходу второго интегратора, третий вход - к выходу блока задержки, выход второго сумматора связан с входом второго интегратора, выход второго интегратора соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом третьего сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу первого сумматора, третий вход третьего сумматора связан с выходом второго умножителя, выход третьего сумматора связан с вторым входом первого умножителя, первый вход первого умножителя и первый вход второго умножителя связаны с выходом первого сумматора, выход второго умножителя связан с первым входом второго сумматора, с третьим входом третьего сумматора, с входом блока задержки и входом объекта регулирования. Adaptive stabilization system in the presence of objects with a delay in control, containing the first block for setting the coefficients, the first adder, series-connected first multiplier, the first integrator, the second multiplier, the outputs of the control object are connected to the corresponding inputs of the first block for setting the coefficients, the inputs of the first adder are connected to the corresponding outputs the first unit for setting coefficients, the output of the first multiplier is connected to the input of the first integrator, the output of the first integrator is connected to about the second input of the second multiplier, characterized in that a second adder, a second integrator, a third adder, a delay unit are introduced into the system; the first input of the second adder is connected to the output of the second multiplier, the second input is connected to the output of the second integrator, the output of the second adder is connected to the second input of the second adder and to the first input of the third adder , the second input of the third adder is connected to the output of the first adder, the third input of the third adder is connected to the output of the second multiplier, the output of the third adder is connected to the second input of the first multiplier, the first course of the first multiplier and the second multiplier first input connected to the output of the first adder, the second multiplier output is connected to a first input of the second adder, a third input of the third adder to the input of the delay unit and the input of the controlled object.