Два подхода к синтезу САУ для объектов с

Неопределенными параметрами

В настоящее время в ТАУ существуют два подхода, позволяющие решить задачу управления объектами с переменными и неопределенными параметрами.

Первый подход базируется на использовании регуляторов, алгоритмы работы которых напрямую не зависят от меняющихся или неизвестных параметров. Идея подхода состоит в том, чтобы на этапе синтеза сделать систему максимально нечувствительной к изменяющимся или неопределенным параметрам. В основе подхода лежит свойство обратных связей устранять влияние неопределенностей, либо, по крайней мере, уменьшать это влияние до некоторой величины. Почти любой обычный регулятор, рассчитанный для рабочей точки, благодаря заложенным в нем запасам сохраняет работоспособность и при изменении параметров объекта в некотором диапазоне. Но если не используются специальные методы, этот диапазон оказывается небольшим.

Во многих случаях путем выбора более сложной структуры регулятора удается существенно расширить диапазон изменения параметров, в котором обеспечивает неизменное или малое изменение показателей качества управления. Такие системы, имеющие пониженную чувствительность к изменяющимся параметрам объекта управления, называются грубыми системами. В настоящее время существует несколько подходов к синтезу грубых систем.

Один из них заключается в выборе такой структуры системы, при которой место включения объекта управления соответствует достижению минимальной чувствительности регулируемой переменной к вариациям параметров.

В основу другого подхода положено использование в системе избыточных элементов, представляющих специальные корректирующие устройства, которые рассчитываются так, чтобы снизить чувствительность системы к изменениям параметров объекта управления.

Таким образом, в грубых системах обеспечение требуемого качества управления в условиях меняющихся или неопределенных параметров достигается за счет увеличения объема рабочей (апостериорной) информации. В этих системах при формировании управляющего сигнала кроме информации о регулируемой величине используются измерения других, доступных для измерения величин, и эти данные подвергаются преобразованию с помощью более сложных линейных и нелинейных законов. Часто грубые системы называют системами с пассивной адаптацией.

Другой подход связан с разработкой собственно адаптивных систем, реализующих подстройку параметров и\или структуры регулятора под изменяющиеся параметры объекта.

1.6. Структура и типы адаптивных систем управления.

Адаптивные системы управления включают объект, регулятор и адаптор (блок адаптации) (рис.1.3). Объект и регулятор, вырабатывающий управляющее воздействие на объект, образуют основной контур. Регулятор содержит варьируемые параметры. Адаптор на основе обработки доступной ему информации вырабатывает управляющее воздействие, производящее подстройку варьируемых параметров регулятора. Регулятор совместно с адаптором образуют адаптивный регулятор.

Таким образом, адаптивная система обладает способностью «приспосабливаться» к изменениям параметров объекта. В ней автоматически производятся такие же изменеия, какие бы внес проектировщик, если бы имел возможностьполучить дополнительную информацию о поведении системы.

Как видим, адаптивная система управления имеет иерархическую структуру: она имеет, по крайней мере, два уровня. Основной контур образует первый (низший) уровень, а контур, содержащий адаптор и называемый контуром адаптации, — второй уровень.

На нижнем уровне решается обычная задача регулирования. Структура контура регулирования зависит от характера изменения . Это могут быть задачи стабилизации, слежения или программного управления. Обычно реализуется принцип регулирования по отклонению или комбинированного управления.

Рис. 1.3 Простейшая блок- схема адаптивной системы

Задача верхнего уровня состоит в стабилизации или оптимизации характеристик основного контура системы в условиях изменения и . В качестве объекта управления контура адаптации выступает основной контур системы, при этом управляемой величиной является некоторый показатель, характеризующий динамические свойства основного контура, а управляющим воздействием – вектор параметров регулятора, к которым относятся настраиваемые параметры и параметры, определяющие структуру регулятора.

Задачу стабилизации или поиска экстремума указанного показателя решает блок БА, который работает по измерениям , меняя вектор параметров .

В частном случае, адаптация может работать, как и обычная система управления, по разомкнутому, замкнутому и комбинированному принципу.

Следует заметить, что в блок адаптации не заводится информация о параметрических возмущениях. Дело в том, что измерения и это задачи разного уровня сложности. Если часто доступны для измерения (хотя и эта задача может быть весьма непростой), то параметрические возмущения обычно не измеряемы. Их можно оценить только методами идентификации.

В общем случае в АС возможны три и больше уровней. В частности, если для синтеза адаптора в завершенном виде априорной информации недостаточно и, допустим, какие-либо его параметры должны уточняться в процессе функционирования системы, потребуется третий уровень — контур адаптации адаптора. Адаптор выполняет двоякую функцию: изучение объекта и настройку регулятора.