А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Вхід - об'єкт - управління
Входи об'єкта управління з'єднані з виходами керуючої системи і через них надходять плани, команди управління, що впливають на поведінку його. Ці виходи з'єднані з входами керуючої системи.
До питання оптимального управління. На вхід об'єкта управління діє керуючий вплив. У загальному випадку таких дій може бути декілька.
Оптимальний процес переходу системи. | одноканальний оптимізатор безперервної дії. а - блок-схема автоматичним. оптимізатора АТ. б - графік залежності вхідних і вихідних величин об'єкта. Генератор подає на вхід об'єкта управління Про невелику змінну складову впливу, що має посаду, частоту. Фаза коливання вихідної величини у залежить від того, з якого боку від екстремуму знаходиться зображає точка на хар-ке об'єкта. При проходженні через екстремум фаза змінюється на протилежну. ФД вловлює ці зміни фази і змінює пор. В якості ФД часто застосовують розмножувальні та інтегрують ланки, з'єднані послідовно.
За) п фазового дискримінатора Ф. Д. Генератор подає на вхід об'єкта управління Про невелику змінну складову впливу постійної частоти. Внаслідок цього система безперервно перебуває в режимі вимушених коливань.
Член Z характеризує постійну перешкоду, наведену до входу об'єкта управління. Таким рівнянням, наприклад, може описуватися двигун постійного струму з урахуванням постійного моменту опору.
На схемі видно, що сигнал, що надійшов на вхід об'єкта управління, перетворюється в ньому і результат подається на вихід.
Тому, порівнюючи рівняння (332) і (333), можна зробити висновок, що вплив постійного обурення х 'на вхід об'єкта управління, а отже, і на регульовану величину в каскадної системі послаблюється в 1 qol разів у порівнянні з таким в одноконтурной системі.
Вичерпний аналіз властивостей каскадних систем управління з регуляторами П - і ПІ-типів для безперервних сигналів міститься в роботі[16.2], Де показано, що в якості допоміжних слід використовувати П - регулятори, а в якості основних - регулятори ПІ-типу. Крім того, при наявності збурень на вході об'єкта управління в якості допоміжної регульованої змінної слід вибирати найближчу до точки докладання обурення, а при рівномірно розподілених збурення в об'єкті його частина GPu3 повинна мати порядок, приблизно дорівнює половині порядку всього об'єкта.
Регулятор є поєднанням рекуррентного методу найменших квадратів (для багатовимірної моделі) з регулятором стану, синтезованого по мінімуму квадратичного критерію якості РМНК-КК1 /РС. Відповідно до рис. 3033 а спочатку на обидва входи об'єкта управління подаються два різних ПСДС, щоб за допомогою ідентифікації розімкнутого контуру отримати початкове наближення моделі об'єкта для адаптивного регулятора, який включається в контур управління через 35 хв. Система відразу приходить в сталий стан без наявності статичної помилки. Якість управління при ступінчастому зміні двох уставок, як показують перехідні процеси на рис. 3033 г, дуже гарне.
Зворотній зв'язок, при якій сигнал u t), що надходить на вхід об'єкта управління, є безпосередньою функцією всіх змінних стану.
У системах зі зворотним зв'язком остання не завжди є негативною. В цій системі сигнал зворотного зв'язку складається з вхідним сигналом, а результуючий сигнал надходить на вхід об'єкта управління.
Входом системи, або певної її частини, називають її здатність сприймати той чи інший вплив. Реакцію системи (або її частини) на вхідний вплив називають виходом. Входом об'єкта управління є ті хто підбурює та управляючі а виходом - інформація про поточний стан об'єкта. Входом органу управління є інформація про стан керованого об'єкта і завдання (мети), а виходом - інформація про керуючого дії. При такому напрямку передачі інформації система управління являє собою замкнутий контур, в якому має місце отримання, передача, перетворення і використання інформації.
На фіксатор подаються значення помилки в дискретні моменти часу. На виході фіксатора утворюються імпульси тривалістю у. Ці імпульси надходять на вхід об'єкта управління, що представляє безперервну частина системи.
Алгоритми програмного управління залежать від того, яка структура системи - разомкнутая або замкнута. Найбільш поширені в промисловості системи з досить точної відпрацюванням програми (механізми позиціонування металорізальних верстатів, натискні пристрої прокатних верстатів) виконуються замкнутими. У першому випадку у програмного управління найпростіша функція - передача сигналу з программоносителя на вхід об'єкта управління, яка може здійснюватися записом програми на программоносітель у вигляді унітарного коду і подальшим відпрацюванням програми за допомогою крокових двигунів.
Вихідні сигнали блоку State-Space відповідають двом змінним стану, х, їх. Ці сигнали надходять на вхід блоку Matrix Gain, який формує сигнал зворотного зв'язку Кх. Він, в свою чергу, підсумовується (зі знаком мінус) з еталонним вхідним сигналом, в результаті чого утворюється сигнал і - Кх v, що надходить на вхід об'єкта управління.
Застосовуються два типи систем стабілізації параметрів: по відхиленню і по обуренню. У першому випадку за допомогою зворотного зв'язку в блок управління вводиться поточна інформація про величину регульованого параметра. Регулятор здійснює порівняння цієї величини із заданою і формує керуючий вплив. Воно підводиться до відповідного входу об'єкта управління і забезпечує зміну контрольованого параметра в потрібному напрямку з метою усунення впливу обурює впливу.
Адаптивна система управління з третім ієрархічним рівнем. Крім того, що координує зворотний зв'язок дозволяє контролювати роботу контуру адаптації, особливо коли режим функціонування системи призводить до порушень умов стійкості і збіжності. Прикладом таких режимів може служити дуже швидка зміна параметрів об'єкта управління або відсутність належного сигналу, що дозволяє провести оцінку параметрів. В останньому випадку може статися так, що модель зіпсується (засне) з часом до тих пір, поки зміни алгоритму управління не приведуть до порушення стійкості контуру. В результаті на вході об'єкта управління з'явиться сигнал, схожий на сплеск, знову запрацює процедура оцінювання параметрів моделі і адаптивний контур стане стійким.
У[2]були досліджені показники пошуку САО, що працює за методом градієнта, при наявності шуму на виході об'єкта з кусочно-лінійної хар-кой, в[3 - 4J - для объекта с параболич. Шум на выходе объекта оказывает влияние на время поиска и на погрешность установившегося состояния, но не влияет на сходимость процесса. Наличие медленного дрейфа хар-к объекта для получения сходящеюся процесса поиска требует уже соблюдения определ. Эти результаты получены при пренебрежении шумами на входах объекта управления.
В[2]були досліджені показники пошуку САО, що працює за методом градієнта, при наявності шуму на виході об'єкта з кусочно-лінійної хар-кой, в[3-4]- Для об'єкта з параболіч. Шум на виході об'єкта впливає на час пошуку і па похибка усталеного стану, але не впливає на збіжність процесу. Наявність повільного дрейфу хар-к об'єкта для отримання Сходячих процесу пошуку вимагає вже дотримання потужність. Ці результати отримані при нехтуванні шумами на входах об'єкта управління.
Для визначення постійних складових U0 і Y00 можуть бути використані методи, розглянуті в розд. Припускаючи, що на контур управління впливають тільки випадкові обурення з математичним очікуванням E v (k) 0 U00 і Y o можуть бути отримані простим усередненням (метод 2 в розд. Регулятори, які мінімізують дисперсію, і регулятори з керуванням станом не потребують додаткових коштів для компенсації зсуву, так як останнім відсутня. Однак, якщо обурення мають ненульові середні (як буває в більшості випадків) і мають місце зміни задає змінної w (k), слід враховувати величину постійної складової, і для регуляторів, які мінімізують дисперсію, а також регуляторів з управлінням станом, що не володіють астатизмом, необхідно розглядати завдання компенсації зсуву. Найпростішим способом вирішення цієї проблеми є використання при оцінюванні параметрів різниць першого порядку Аі (к) і Ay (k) (метод 1 в розд. Зсув може бути виключено введенням в модель оцінюваного процесу додаткового полюса в точці г1 - шляхом додавання множника pV (z - 1) і наступним розрахунком регулятора для розширеної моделі. Це проте приводить до виникнення зсуву при постійних збурюючих впливах на вході об'єкта управління і не дозволяє забезпечити найкращу якість управління. Однак це призводить до непотрібних змін оцінок параметрів при зміні уставок і отже, до негативного впливу на перехідний процес. Щодо хороші результати були отримані при оцінюванні константи (метод 3 в розд. Вважаючи YOOW (K), можна легко обчислити постійну складову U00 таким чином, щоб зсув не виникало. Схема системи регулювання при керуючому впливі. Про - регулювання по параметру. Б - синтез системи по керуючому. Поруч інженерів були запропоновані способи, які можна класифікувати по керуючому впливу. Браун[20]використовує розкладання в ряд Мак-клоренадля аналізу імпульсної характеристики об'єкта управління, що обурює функції об'єкта управління І характеристики чутливості цієї обурює функції. в результаті синтезується новий сигнал, який, накладаючись на первинну обурює функцію, зводить до нуля помилку на виході об'єкта управління. Коригувальний сигнал передається у вигляді кінцевої суми незвичайних функцій, включаючи імпульси, які не мали б практичного застосування в техніці. Корекція здійснюється на певному інтервалі. Для отримання регульованого в часі посилення, необхідного в схемах зі зворотним зв'язком оптимальних адаптивних систем, мірні[21]використовується динамічне програмування (гл. В даному випадку застосовується квадратичний змішаний показник якості Беллмана. На жаль, для оцінки значень змінюються в часі коефіцієнтів підсилювача необхідно вирішувати одночасно систему нелінійних диференціальних рівнянь. Медічі підсумовуючи ортонормованій поліном[61], будує оптимальний вхід об'єкта управління на інтервалі . В даному випадку використовувався поліном Лежандра, при цьому легко виходить рішення, а також зберігається фізичний зміст системи. Коефіцієнти полінома знаходяться за допомогою винеровской екстраполяції, заснованої на отриманні інформації на керуючому інтервалі і таким чином змішаний квадратичний критерій якості зводиться до мінімуму. .
До питання оптимального управління. На вхід об'єкта управління діє керуючий вплив. У загальному випадку таких дій може бути декілька.
Оптимальний процес переходу системи. | одноканальний оптимізатор безперервної дії. а - блок-схема автоматичним. оптимізатора АТ. б - графік залежності вхідних і вихідних величин об'єкта. Генератор подає на вхід об'єкта управління Про невелику змінну складову впливу, що має посаду, частоту. Фаза коливання вихідної величини у залежить від того, з якого боку від екстремуму знаходиться зображає точка на хар-ке об'єкта. При проходженні через екстремум фаза змінюється на протилежну. ФД вловлює ці зміни фази і змінює пор. В якості ФД часто застосовують розмножувальні та інтегрують ланки, з'єднані послідовно.
За) п фазового дискримінатора Ф. Д. Генератор подає на вхід об'єкта управління Про невелику змінну складову впливу постійної частоти. Внаслідок цього система безперервно перебуває в режимі вимушених коливань.
Член Z характеризує постійну перешкоду, наведену до входу об'єкта управління. Таким рівнянням, наприклад, може описуватися двигун постійного струму з урахуванням постійного моменту опору.
На схемі видно, що сигнал, що надійшов на вхід об'єкта управління, перетворюється в ньому і результат подається на вихід.
Тому, порівнюючи рівняння (332) і (333), можна зробити висновок, що вплив постійного обурення х 'на вхід об'єкта управління, а отже, і на регульовану величину в каскадної системі послаблюється в 1 qol разів у порівнянні з таким в одноконтурной системі.
Вичерпний аналіз властивостей каскадних систем управління з регуляторами П - і ПІ-типів для безперервних сигналів міститься в роботі[16.2], Де показано, що в якості допоміжних слід використовувати П - регулятори, а в якості основних - регулятори ПІ-типу. Крім того, при наявності збурень на вході об'єкта управління в якості допоміжної регульованої змінної слід вибирати найближчу до точки докладання обурення, а при рівномірно розподілених збурення в об'єкті його частина GPu3 повинна мати порядок, приблизно дорівнює половині порядку всього об'єкта.
Регулятор є поєднанням рекуррентного методу найменших квадратів (для багатовимірної моделі) з регулятором стану, синтезованого по мінімуму квадратичного критерію якості РМНК-КК1 /РС. Відповідно до рис. 3033 а спочатку на обидва входи об'єкта управління подаються два різних ПСДС, щоб за допомогою ідентифікації розімкнутого контуру отримати початкове наближення моделі об'єкта для адаптивного регулятора, який включається в контур управління через 35 хв. Система відразу приходить в сталий стан без наявності статичної помилки. Якість управління при ступінчастому зміні двох уставок, як показують перехідні процеси на рис. 3033 г, дуже гарне.
Зворотній зв'язок, при якій сигнал u t), що надходить на вхід об'єкта управління, є безпосередньою функцією всіх змінних стану.
У системах зі зворотним зв'язком остання не завжди є негативною. В цій системі сигнал зворотного зв'язку складається з вхідним сигналом, а результуючий сигнал надходить на вхід об'єкта управління.
Входом системи, або певної її частини, називають її здатність сприймати той чи інший вплив. Реакцію системи (або її частини) на вхідний вплив називають виходом. Входом об'єкта управління є ті хто підбурює та управляючі а виходом - інформація про поточний стан об'єкта. Входом органу управління є інформація про стан керованого об'єкта і завдання (мети), а виходом - інформація про керуючого дії. При такому напрямку передачі інформації система управління являє собою замкнутий контур, в якому має місце отримання, передача, перетворення і використання інформації.
На фіксатор подаються значення помилки в дискретні моменти часу. На виході фіксатора утворюються імпульси тривалістю у. Ці імпульси надходять на вхід об'єкта управління, що представляє безперервну частина системи.
Алгоритми програмного управління залежать від того, яка структура системи - разомкнутая або замкнута. Найбільш поширені в промисловості системи з досить точної відпрацюванням програми (механізми позиціонування металорізальних верстатів, натискні пристрої прокатних верстатів) виконуються замкнутими. У першому випадку у програмного управління найпростіша функція - передача сигналу з программоносителя на вхід об'єкта управління, яка може здійснюватися записом програми на программоносітель у вигляді унітарного коду і подальшим відпрацюванням програми за допомогою крокових двигунів.
Вихідні сигнали блоку State-Space відповідають двом змінним стану, х, їх. Ці сигнали надходять на вхід блоку Matrix Gain, який формує сигнал зворотного зв'язку Кх. Він, в свою чергу, підсумовується (зі знаком мінус) з еталонним вхідним сигналом, в результаті чого утворюється сигнал і - Кх v, що надходить на вхід об'єкта управління.
Застосовуються два типи систем стабілізації параметрів: по відхиленню і по обуренню. У першому випадку за допомогою зворотного зв'язку в блок управління вводиться поточна інформація про величину регульованого параметра. Регулятор здійснює порівняння цієї величини із заданою і формує керуючий вплив. Воно підводиться до відповідного входу об'єкта управління і забезпечує зміну контрольованого параметра в потрібному напрямку з метою усунення впливу обурює впливу.
Адаптивна система управління з третім ієрархічним рівнем. Крім того, що координує зворотний зв'язок дозволяє контролювати роботу контуру адаптації, особливо коли режим функціонування системи призводить до порушень умов стійкості і збіжності. Прикладом таких режимів може служити дуже швидка зміна параметрів об'єкта управління або відсутність належного сигналу, що дозволяє провести оцінку параметрів. В останньому випадку може статися так, що модель зіпсується (засне) з часом до тих пір, поки зміни алгоритму управління не приведуть до порушення стійкості контуру. В результаті на вході об'єкта управління з'явиться сигнал, схожий на сплеск, знову запрацює процедура оцінювання параметрів моделі і адаптивний контур стане стійким.
У[2]були досліджені показники пошуку САО, що працює за методом градієнта, при наявності шуму на виході об'єкта з кусочно-лінійної хар-кой, в[3 - 4J - для объекта с параболич. Шум на выходе объекта оказывает влияние на время поиска и на погрешность установившегося состояния, но не влияет на сходимость процесса. Наличие медленного дрейфа хар-к объекта для получения сходящеюся процесса поиска требует уже соблюдения определ. Эти результаты получены при пренебрежении шумами на входах объекта управления.
В[2]були досліджені показники пошуку САО, що працює за методом градієнта, при наявності шуму на виході об'єкта з кусочно-лінійної хар-кой, в[3-4]- Для об'єкта з параболіч. Шум на виході об'єкта впливає на час пошуку і па похибка усталеного стану, але не впливає на збіжність процесу. Наявність повільного дрейфу хар-к об'єкта для отримання Сходячих процесу пошуку вимагає вже дотримання потужність. Ці результати отримані при нехтуванні шумами на входах об'єкта управління.
Для визначення постійних складових U0 і Y00 можуть бути використані методи, розглянуті в розд. Припускаючи, що на контур управління впливають тільки випадкові обурення з математичним очікуванням E v (k) 0 U00 і Y o можуть бути отримані простим усередненням (метод 2 в розд. Регулятори, які мінімізують дисперсію, і регулятори з керуванням станом не потребують додаткових коштів для компенсації зсуву, так як останнім відсутня. Однак, якщо обурення мають ненульові середні (як буває в більшості випадків) і мають місце зміни задає змінної w (k), слід враховувати величину постійної складової, і для регуляторів, які мінімізують дисперсію, а також регуляторів з управлінням станом, що не володіють астатизмом, необхідно розглядати завдання компенсації зсуву. Найпростішим способом вирішення цієї проблеми є використання при оцінюванні параметрів різниць першого порядку Аі (к) і Ay (k) (метод 1 в розд. Зсув може бути виключено введенням в модель оцінюваного процесу додаткового полюса в точці г1 - шляхом додавання множника pV (z - 1) і наступним розрахунком регулятора для розширеної моделі. Це проте приводить до виникнення зсуву при постійних збурюючих впливах на вході об'єкта управління і не дозволяє забезпечити найкращу якість управління. Однак це призводить до непотрібних змін оцінок параметрів при зміні уставок і отже, до негативного впливу на перехідний процес. Щодо хороші результати були отримані при оцінюванні константи (метод 3 в розд. Вважаючи YOOW (K), можна легко обчислити постійну складову U00 таким чином, щоб зсув не виникало. Схема системи регулювання при керуючому впливі. Про - регулювання по параметру. Б - синтез системи по керуючому. Поруч інженерів були запропоновані способи, які можна класифікувати по керуючому впливу. Браун[20]використовує розкладання в ряд Мак-клоренадля аналізу імпульсної характеристики об'єкта управління, що обурює функції об'єкта управління І характеристики чутливості цієї обурює функції. в результаті синтезується новий сигнал, який, накладаючись на первинну обурює функцію, зводить до нуля помилку на виході об'єкта управління. Коригувальний сигнал передається у вигляді кінцевої суми незвичайних функцій, включаючи імпульси, які не мали б практичного застосування в техніці. Корекція здійснюється на певному інтервалі. Для отримання регульованого в часі посилення, необхідного в схемах зі зворотним зв'язком оптимальних адаптивних систем, мірні[21]використовується динамічне програмування (гл. В даному випадку застосовується квадратичний змішаний показник якості Беллмана. На жаль, для оцінки значень змінюються в часі коефіцієнтів підсилювача необхідно вирішувати одночасно систему нелінійних диференціальних рівнянь. Медічі підсумовуючи ортонормованій поліном[61], будує оптимальний вхід об'єкта управління на інтервалі . В даному випадку використовувався поліном Лежандра, при цьому легко виходить рішення, а також зберігається фізичний зміст системи. Коефіцієнти полінома знаходяться за допомогою винеровской екстраполяції, заснованої на отриманні інформації на керуючому інтервалі і таким чином змішаний квадратичний критерій якості зводиться до мінімуму. .