RU2646373C1 - Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума - Google Patents

Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума Download PDF

Info

Publication number
RU2646373C1
RU2646373C1 RU2016149888A RU2016149888A RU2646373C1 RU 2646373 C1 RU2646373 C1 RU 2646373C1 RU 2016149888 A RU2016149888 A RU 2016149888A RU 2016149888 A RU2016149888 A RU 2016149888A RU 2646373 C1 RU2646373 C1 RU 2646373C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
unit
block
multiplication
Prior art date
Application number
RU2016149888A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Александрович Костоглотов
Сергей Валерьевич Лазаренко
Игорь Владимирович Пугачев
Дмитрий Сергеевич Андрашитов
Ирина Александровна Зацаринная
Борис Михайлович Ценных
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority to RU2016149888A priority Critical patent/RU2646373C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2646373C1 publication Critical patent/RU2646373C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06G—ANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/30—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for interpolation or extrapolation

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области цифровых систем управления и может быть использовано для решения задач быстродействия в автоматизированных системах, например в радиотехнике, для фазовой автоподстройки частоты. Технический результат – увеличение быстродействия автоматизированных систем. Он достигается тем, что предложено устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума, содержащее: блок формирования суммы, первый, второй и третий блоки формирования умножения, блок хранения констант, блок отношения, первый и второй блок вычисления модуля, первый и второй блок вычитания, при этом в него дополнительно введены блок линии задержки, блок формирования умножения и блок формирования функции tan. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области цифровых систем управления и может быть использовано для решения задач быстродействия в автоматизированных системах, например в радиотехнике, для фазовой автоподстройки частоты.
Известны регуляторы с переменной структурой (см. Кузьменко А.А., Попов А.Н., Радионов И.А. Нелинейное робастное управление возбуждением синхронного генератора: синергетическая система с переменной структурой // Адаптивные и робастные системы. Таганрог. Информатика и системы управления, 2014. С. 130-139). Их недостатками являются релейный характер управления, что приводит к сложностям практической реализации подобных технических решений и сопряжено с большими энергетическими затратами, а также относительно низкое быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство (см. патент RU №2601143, G06G 7/30, Н03Н 17/06, опубл. 27.10.2016 г.), адаптивный экстраполятор, содержащий блок формирования суммы, первый, второй и третий блоки формирования умножения, блок хранения констант, блок отношения, первый и второй блок вычисления модуля, первый и второй блок вычитания.
Недостаток такого решения - резкое возрастание управляющего воздействия в терминальной точке фазовой плоскости, что ограничивает возможность практического применения в механических системах.
Задача изобретения - увеличение быстродействия автоматизированных систем.
Она достигается использованием объединенного принципа максимума для построения устройства адаптивного регулирования за счет аппроксимации релейного режима функционирования и синтезирующей функции, которая не допускает резкого увеличения управляющего воздействия в окрестности терминальной точки.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство адаптивного регулирования на основе объединенного принципа максимума, содержащее блоки: блок формирования суммы, первый, второй и третий блоки формирования умножения, блок хранения констант, блок вычисления отношения
Figure 00000001
, где q(i) - текущее значение переменной состояния, L - константа, зависящая от формы линии переключения, ε - константа, определяющая сдвиг линии переключения, первый и второй блок формирования модуля, первый и второй блок вычисления разности, при этом в него введен блок формирования линии задержки, который является входом устройства, четвертый блок формирования умножения, выход которого является выходом устройства, блок формирования функции tan, при этом вход устройства соединен со входом блока формирования линии задержки, входом первого блока формирования модуля, со вторым входом первого блока вычисления разности и вторым входом второго блока вычисления разности, выход которого соединен со вторым входом первого блока формирования умножения и входом второго блока формирования модуля, выход которого соединен с первым входом первого блока формирования умножения, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления отношения, выход которого соединен с первым входом второго блока формирования умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока вычисления разности, выход которого соединен со входом блока формирования функции tan, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока формирования умножения, выход которого является выходом устройства, первый выход блока хранения констант соединен с первым входом четвертого блока формирования умножения, второй выход блока хранения констант соединен со вторым входом второго блока формирования умножения, третий выход блока хранения констант соединен с первым входом блока формирования суммы, выход которого соединен с первым входом блока вычисления отношения, четвертый выход блока хранения констант соединен с первым входом третьего блока формирования умножения, выход которого соединен со вторым входом блока формирования суммы, выход блока линии задержки соединен с первым входом второго блока вычисления разности, выход первого блока формирования модуля соединен со вторым входом третьего блока формирования умножения.
Техническим результатом является увеличение быстродействия автоматизированных систем, что достигается устройством адаптивного регулирования на основе объединенного принципа максимума, которое содержит: блок линии задержки; блоки формирования модуля; блоки разности; блоки умножения; блока отношения; блок вычисления функции tan; блок хранения констант; блок формирования суммы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено устройство адаптивного регулирования на основе объединенного принципа максимума, а результаты математического моделирования приведены на фигурах 2, 3, 4: фиг. 2 - динамика (1), фиг. 3 - динамика (4), фиг. 4 - изменение состояния.
Вход устройства соединен со входом блока формирования линии задержки 1, входом блока формирования модуля 2, со вторым входом блока вычисления разности 3 и вторым входом блока вычисления разности 4, выход которого соединен со вторым входом блока формирования умножения 5 и входом блока формирования модуля 6, выход которого соединен с первым входом блока 5, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления отношения 7, выход которого соединен с первым входом блока формирования умножения 8, выход которого соединен с первым входом блока вычисления разности 3, выход которого соединен со входом блока формирования функции tan 9, выход которого соединен со вторым входом блока формирования умножения 10, выход которого является выходом устройства, первый выход блока хранения констант 11 соединен со входом первым блока 10, второй выход блока 11 соединен со вторым входом блока 8, третий выход блока 11 соединен с первым входом блока формирования суммы 12, выход которого соединен с первым входом блока 7, выход четвертый блока 11 соединен с первым входом блока формирования умножения 13, выход которого соединен со вторым входом блока 12, выход блока 1 соединен с первым входом блока 4, выход блока 2 соединен со вторым входом блока 13.
Пояснить работу устройства позволят следующие выкладки. Структура обратной связи как функции обобщенных координат в дискретном времени имеет вид:
Figure 00000002
где i - текущий момент времени, q(i) - текущее значение переменной состояния, Δt - интервал дискретизации, λ-1 - неопределенный множитель Лагранжа, L - константа, зависящая от формы линии переключения, ε - константа, определяющая сдвиг линии переключения.
Устройство работает следующим образом: за один такт, равный шагу дискретизации, до начала работы устройства значение q(i) подается на вход блока формирования линии задержки 1, на вход блока формирования модуля 2, на вход второй блока вычисления разности 3 и на вход второй блока вычисления разности 4, с выхода которого значение q(i)-q(i-1) поступает на вход второй блока формирования умножения 5 и на вход блока формирования модуля 6, с выхода которого значение |q(i)-q(i-1))| поступает на вход первый блока 5, с выхода которого значение |q(i)-q(i-1))|(q(i)-q(i-1)) поступает на вход второй блока вычисления отношения 7, с выхода которого значение
Figure 00000003
поступает на вход первый блока формирования умножения 8, с выхода которого значение
Figure 00000004
поступает на первый вход блока вычисления разности 3, с выхода которого значение
Figure 00000005
поступает на вход блока формирования функции tan 9, с выхода которого значение
Figure 00000006
поступает на вход
второй блока формирования умножения 10, с выхода которого значение
Figure 00000007
поступает на выход устройства; с выхода первого блока хранения констант 11 значение λ-1 поступает на вход первый блока 10, с выхода второго блока 11 значение Δt-2 поступает на вход второй блока 8, с выхода третьего блока 11 значение ε поступает на вход первый блока формирования суммы 12, с выхода которого значение L⋅|q(i)|+ε поступает на вход первый блока 7, с выхода четвертого блока 11 значение L поступает на вход первый блока формирования умножения 13, с выхода которого значение L⋅|q(i)| поступает на вход второго блока 12, с выхода блока 1 значение q(i-1) поступает на вход первый блока 4, с выхода блока 2 значение |q(i)| поступает на вход второй блока 13.
Пример. Рассмотрим динамическую систему второго порядка
Figure 00000008
и поставим задачу синтеза управления, обеспечивающего минимум функционалу
Figure 00000009
Оценка эффективности (1) произведена на основе сравнения с решением, которое определяется выражением
Figure 00000010
Результаты математического моделирования приведены на фигурах 2, 3 и 4. Видно, что выражение (1) в сравнении с выражением (4) обеспечивает большую скорость сходимости, в этом случае исключается чаттеринг-режим, порождаемый разрывным (релейным) управлением выражения (4), а использование отличной от патента RU №2601143 синтезирующей функции не позволяет управляющему воздействию резко возрастать в терминальной точке фазовой плоскости.
Результаты, приведенные в примере, позволяют сделать заключение о достижении заявленного технического результата.

Claims (1)

  1. Устройство адаптивного регулирования на основе объединенного принципа максимума, содержащее блоки: блок формирования суммы, первый, второй и третий блоки формирования умножения, блок хранения констант, блок вычисления отношения
    Figure 00000011
    , где q(i) - текущее значение переменной состояния, L - константа, зависящая от формы линии переключения, ε - константа, определяющая сдвиг линии переключения, первый и второй блок формирования модуля, первый и второй блок вычисления разности, отличающееся тем, что в него введен блок формирования линии задержки, который является входом устройства, четвертый блок формирования умножения, выход которого является выходом устройства, блок формирования функции tan, при этом вход устройства соединен со входом блока формирования линии задержки, входом первого блока формирования модуля, со вторым входом первого блока вычисления разности и вторым входом второго блока вычисления разности, выход которого соединен со вторым входом первого блока формирования умножения и входом второго блока формирования модуля, выход которого соединен с первым входом первого блока формирования умножения, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления отношения, выход которого соединен с первым входом второго блока формирования умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока вычисления разности, выход которого соединен со входом блока формирования функции tan, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока формирования умножения, выход которого является выходом устройства, первый выход блока хранения констант соединен с первым входом четвертого блока формирования умножения, второй выход блока хранения констант соединен со вторым входом второго блока формирования умножения, третий выход блока хранения констант соединен с первым входом блока формирования суммы, выход которого соединен с первым входом блока вычисления отношения, четвертый выход блока хранения констант соединен с первым входом третьего блока формирования умножения, выход которого соединен со вторым входом блока формирования суммы, выход блока линии задержки соединен с первым входом второго блока вычисления разности, выход первого блока формирования модуля соединен со вторым входом третьего блока формирования умножения.
RU2016149888A 2016-12-20 2016-12-20 Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума RU2646373C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149888A RU2646373C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149888A RU2646373C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2646373C1 true RU2646373C1 (ru) 2018-03-02

Family

ID=61568548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149888A RU2646373C1 (ru) 2016-12-20 2016-12-20 Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2646373C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697728C1 (ru) * 2018-12-19 2019-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности
RU2780197C1 (ru) * 2021-09-02 2022-09-20 Антон Сергеевич Пеньков Экстраполятор с адаптацией по целевому функционалу

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1064271A1 (ru) * 1982-06-04 1983-12-30 Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Адаптивное регулирующее устройство
US8005554B2 (en) * 2008-03-07 2011-08-23 Snecma Device for controlling a regulated system, and an engine including such a device
RU2475828C1 (ru) * 2011-12-29 2013-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" Устройство формирования управляющих воздействий для обеспечения устойчивой работы сложных технических систем
RU2601143C1 (ru) * 2015-05-25 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" Адаптивный экстраполятор

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1064271A1 (ru) * 1982-06-04 1983-12-30 Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им.Серго Орджоникидзе Адаптивное регулирующее устройство
US8005554B2 (en) * 2008-03-07 2011-08-23 Snecma Device for controlling a regulated system, and an engine including such a device
RU2475828C1 (ru) * 2011-12-29 2013-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" Устройство формирования управляющих воздействий для обеспечения устойчивой работы сложных технических систем
RU2601143C1 (ru) * 2015-05-25 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" Адаптивный экстраполятор

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697728C1 (ru) * 2018-12-19 2019-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности
RU2780197C1 (ru) * 2021-09-02 2022-09-20 Антон Сергеевич Пеньков Экстраполятор с адаптацией по целевому функционалу

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geng et al. Modeling and implementation of an all digital phase-locked-loop for grid-voltage phase detection
RU2646373C1 (ru) Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума
Lozi et al. A new reliable numerical method for computing chaotic solutions of dynamical systems: the Chen attractor case
Glyzin Dimensional characteristics of diffusion chaos
Lucia et al. Improved design of nonlinear model predictive controllers
Olusola Block methods for direct solution of higher order ordinary differential equations using interpolation and collocation approach
Alkaya Unscented Kalman filter performance for closed-loop nonlinear state estimation: a simulation case study
Das et al. Online identification of fractional order models with time delay: An experimental study
Kuznetsov et al. Elegant analytic computation of phase detector characteristic for non-sinusoidal signals
Anisimov et al. Peculiarities of synthesis of parametrically robust modal control system with state observers
CN103390428A (zh) 用于同步对正弦曲线输入的采样的方法
RU2613623C1 (ru) Устройство терминального управления на основе вариационных принципов
Leonov et al. Asymptotic analysis of phase control system for clocks in multiprocessor arrays
Kuznetsov et al. Simulation of phase-locked loops in phase-frequency domain
Mokeev Optimal filter synthesis
Emel’yanov et al. Signal differentiation in automatic control systems
Adimoolam et al. Using complex zonotopes for stability verification
RU2697728C1 (ru) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности
Nassif et al. Computation of blowing-up solutions for second-order differential equations using re-scaling techniques
Leonov Cascade of bifurcations in Lorenz-like systems: Birth of a strange attractor, blue sky catastrophe bifurcation, and nine homoclinic bifurcations
Kuznetsov et al. Computation of the phase detector characteristic of classical PLL.
Kuznetsov et al. Nonlinear analysis of Costas loop circuit
Kuznetsov et al. Nonlinear analysis of phase-locked loop
Sastre et al. Microcanonical ensemble simulation method applied to discrete potential fluids
Janardhanan et al. Multirate output feedback sliding mode control design using reduced order functional observer