SU1265697A1 - Адаптивный регул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  нестационарными объектами. Цель изобретени  - повьшение точности и качества управлени  за счет увеличени  точности слежени  выхода объекта управлени  за его заданным значением. Адаптивный регул тор содер:ртт адаптивную модель объекта регулировани  j подключенную первым входом к выходу объекта регулировани ,задатчик, блок регистров, группу блоков умножени , группу сумматоров, нелинейный преобразователь и блок делени . Новым. вл етс  введение в адаптивный регул тор блока регистров, группы блоков умножени , группы сумматоров, нелинейного преобразовател  и св зи между элементами. 1 ил. с

Description

ю

О5 СП

О) QO

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической и металлургической промышленности, в частности в системе автоматического управлени  отделением абсорбции-десорбции производства кальцинированной соды аммиачным способом.

Цель изобретени  - повышение точности и качества регулировани .

На чертеже изображена схема регул тора .

Схема содержит адаптивную модель

1объекта регулировани , объект 2 регулировани , задатчик 3, блок 4 регистров, первый 5, второй 6, третий 7,-четвертый 8, п тый 9 и шестой 10 блоки умножени , первый 11, второй 12 и третий 13 сумматоры, нелинейный преобразователь 14 и блок 15 делени .

Регул тор работает следующим образом .

Сигналы с входа и выхода объекта

2регулировани  поступают в.блок 4 регистров. Последний хранит вектор данных Z, причем перед поступлением новой пары выходной координаты объекта регулировани  У и управлени  1. происходит последовательна  перезапись хранимых данньпс по правилу

Р, ,

к- 1 1

U,.,.,. (i 2,n).

где Pj и Pj обозначают регистры, предназначенные дл  хранени  одного значени  соответствующих переменных.

В результате указанной операции тер ютс  самые старые значени  входа и выхода, а затем в регистры Р и Р записываетс  нова  пара У и1,.

Вектор данных с блока 4 регистров поступает на второй вход адаптивной модели 1 объекта регулировани , на первый вход которой поступает значение выхода объекта 2 регулировани . Адаптивна  модель 1 объекта регулировани  реализует рекуррентный метод наименьших квадратов, в результате чего оцениваютс  параметры модели , ковариационна  матрица оценок параметров и нев зки (оценки шума в объекте 2 регулировани ).

Полученна  оценка нев зок е с п того выхода модели 1 поступает

на вход нелинейного преобразовател  14. Указанный преобразователь реализует функцию вычислени  оценки г дисперсии шумов г в объекте регулировани  на основе уравнени  экспоненциального сглаживани 

г г ( (е -г )

К-11 к к к

И использует полученную оценку дл  вычислени  значени  величин параметра И-Р,.

Дл  получени  оптимального закона регулировани  используетс  информаци  с адаптивной модели 1 объекта 2 регулировани  о векторах параметров С, данных 2 и ковариационной матрице Р оценок параметров модели объекта регулировани , определ емых в соответствии с,моделью объекта регулировани 

y., i:a,y..,, -Z:b,l,,.,.e,, (1)

С.

к

Р

С этой целью во второй блок 6 умножени  с первого и второго выходов модели 1 поступают значени  Ь иФ, что позвол ет определить произведение , а в третий блок 7 умножени  поступают значени  P,f (с третьего выхода модели 1) и Нр,, с выхода нелинейного преобразовател  14, что позвол ет найти произведение (И-(,)Р . Полученные произведени  суммируютс  в первом сумматоре 11, после чего сумма попадает на ,первый вход четвертого блока 8 умножени , на второй вход которого

поступает вектор данных S с выхода блока 4 регистров. В результате, на выходе блока 8 умножени  по вл етс  произведение ((U ) +h, ) S. . На второй вход шестого блока 10 умножени  поступает с задатчика 3 заданное значение выходной переменной объекта управлени  Ущ, которое умножаетс  на параметр Ь,, поступающий с первого выхода модели 1 на первый вход гаестого блока 10 умноже ни . Второй сумматор 12 на основе выходов четвертого 8 и шестого 10 блоков умножени  формирует числитель в законе регулировани  {ьу.:, -(i-f.jp:..,-i sj. На первый вход п того блока 9 умножени  с выхода нелинейного преобразовател  поступает значение второй вход - значение Р с четвертого выхода модели 1, что позвол ет сформировать произведение (1+Рк+,,Р(, . На входы первого блока 5 умножени  поступает знач ние параметра b с первого выхода модели 1 , что позвол ет получить Ь Т зетий сумматор 13 вычисл ет знаменатель в законе регулировани  на основе значений сигналов, поступающих с выходов п того 9 и первого 5 блоков умножени . Блок 15 делени  позвол ет определить управл ющие воздействи  в соответствии с законо регулировани  и,- (1+е;к.,),5,-ь,у;,,}. -(к -2) Закон регулировани  (2) обеспечивает минимизацию показател  качества регулировани  .,,)Ч.,Ук..-с,)/у.ц ( i ),(3) где Е - символ операции вз ти  мате матического ожидани ; К - дискретное врем , который может быть преобразован к в ДУ ((.,) РЬ Ь ) ((,,,) РЬФ . -Ь, УЛ,) + (l,.,)(, (, f-2q S y;,. (4) Закон регулировани  (2 на осно использовани  показател  качества регулировани  (3) обеспечивает дуальность регулировани  благодар  на личию в критерии двух составл ющих, перва  из которых (У, i обуславл1гоает |3аданное качество регули ровани , а втора  (У бор регулирующих воздействий, способствующих быстрейшему обучению , адаптивной модели. Изменением параметра fi можно добитьс  реализации регул торов с различными свойствами. При р -1 неопределенность оценок параметров модели не учитываетс , а при Mj,n регулирующее воздействи  не учитывают требований идентификации . Путем определени  параметра (U как нелинейной функции от г , измен ющейс  в пределах между -1 и О и возрастающей с ростом оценки г г . , вводитс  естественна  пац mir, раметризаци  закона регулировани  {2) - с ростом ошибки рассогласовани  между выходом объекта регулировани  и его заданным значением, отраженным в росте оценок г , неопределенность оценок параметров модели учитываетс  все сильнее, так как рост г обусловлен (при решении задачи стабилизации) именно неточностью оценок параметров модели. Доопредел   ju таким образом. что при г г . параметр f It - nSckX К1-1 вен минус единице, можно исключить учет неопределенности оценок параметров модели. Регулирующие воздействи  реализуютс  в объекте регулировани , после чего цикл определени  регулируюшлх воздействий повтор етс  в том же пор дке. Техническими преимуществами адаптивного регул тора  вл ютс  возможность регулировани  динамических объектов с нестационарными параметрами (за счет введени  блока регистров ) , что позвол ет улучшить качество переходных процессов в объекте регулировани  и увеличить точность слежени  выхода объекта регулировани  за его заданньм значением,использование при регулировании неопределенности оценок параметров модели объекта регулировани  и выполнение условий параметрической идентифицируемости модели объекта регулировани  за счет введени  нелинейного преобразовател , что совместно ведет к улучшению качества регулировани  и увеличению точности слежени  выхода объекта регулировани  за его данным значением (особенно в переходных режимах, где требуетс  высока  точность оценки параметров модели).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Адаптивный регулятор, содержащий первый блок умножения, блок деления, задатчик, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков умножения, первый и второй, входы второго блока умножения соединены соответственно с первым и вторым выходами адаптивной модели объекта регулирования, вход которой соединен с выходом объекта регулирования, а третий выход - с входом третьего блока умножения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и качества регулирования, в него дополнительно введены блок регистров, второй и третий сумматоры, четвертый, пятый и шестой блоки умножения, нелиней6 ный преобразователь, вход которого соединен с пятым выходом адаптивной модели объекта регулирования, а выход - с вторым входом третьего бло5 ка умножения и первым входом пятого.

   блока умножения, второй вход которого соединен с четвертым выходом адаптивной модели объекта регулирования, а выход - с первым входом тре10 тьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, а выход - с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора* 15 а выход - с входом объекта регулирования и первым входом блока регистров, второй вход которого подключен к выходу объекта регулирования, а выходы - к второму входу адаптивной 20 модели объекта регулирования и первому входу четвертого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход к инвертирующему входу второго сум25 матора, второй вход которого соединен с выходом шестого блока умножения, вход которого соединен с первым выходом адаптивной модели объекта регулирования и входами первого 30 блока умножения, а второй вход - с выходом задатчика.