6.3. Адаптивный пи регулятор с настройкой по афх разомкнутой системы

Показано, что при оптимальных по точности (в смысле минимума средне-квадратичной ошибки регулирования) настройках ПИ-регулятора для различных типов объектов управления годографы АФХ их разомкнутых систем будут проходить через одну общую точку, в которой длина вектора АФХ , а угол рад. Ниже показана возможность построения оптимальной по точности системы регулирования путем использования принципа частотного разделения каналов управления и самонастройки. Для решения этой задачи предлагается включить заграждающий фильтр за ПИ-регулятором, что обеспечивает разрыв контура главной обратной связи и дает возможность контролировать положение вектора АФХ разомкнутой системы.

На рис. 6.4 изображена структурная схема адаптивной системы управления, с настройкой по одной точке амплитудно-фазовой характеристики разомкнутой системы. На этой схеме приняты те же обозначения блоков и сигналов, что и на рис. 6.1.

Рис. 6.4. Структурная схема адаптивной системы управления.

Вновь введенный вычислительный блок ВБ 2 осуществляет пересчет постоянной интегрирования регулятора при смене нормированного периода колебаний по формуле

,

где - нормированное, по периоду квантования, значение постоянной интегрирования.

Логический блок ЛБ определяет момент достижения установившемся значением фазового сдвига величины рад., разрешая работу вычислительного блока ВБ1, который производит расчет коэффициента усиления регулятора, обеспечивающего заданный модуль вектора разомкнутой системы 

,

где - оптимальный коэффициент усиления регулятора, - начальное (текущее) значение коэффициента, обеспечивающее устойчивую работу системы в процессе самонастройки, - заданная длина вектора разомкнутой системы, - длина вектора разомкнутой системы в момент достижения фазовым сдвигом значения -2,62 рад. После расчета оптимального коэффициента усиления регулятора происходит отключение контура самонастройки, заграждающего фильтра и генератора синусоидальных колебаний. На рис.6.5 показаны графики процессов самонастройки в рассматриваемой адаптивной системе управления, полученные путем моделирования ее динамики на ЭВМ. В качестве модели объекта управления бралась та же передаточная функция, что и ранее. Обозначения на этом рисунке соответствуют рис.6.3. Установившиеся значения параметров настройки приведены на графике. В момент времени процесс самонастройки прекращался и на систему подавались скачки по сигналам возмущения и задания. Видно, что полученные настройки ПИ-регулятора обеспечивают еще более высокое качество отработки этих сигналов по сравнению с рис. 6.3. Однако время выхода на первые настройки больше, чем в предыдущем случае и составило 350 минут.

Рис.6.5. Графики процессов самонастройки.

Главным достоинством предложенного алгоритма адаптации по сравнению с предыдущим можно считать возможность оптимальной по минимуму СКО настройки регулятора для различных видов передаточной функции объектов с запаздыванием при наличии шумов в канале измерения.

В то же время, работа системы на более низких частотах пробного сигнала, чем в предыдущем случае затрудняет организацию процедуры непрерывного отслеживания изменяющихся параметров объекта управления.