§ 7. Самонастраивающиеся системы со стабилизацией качества управления.
Рассмотренные варианты построения АдСУ с интегральными критериями качества и градиентными методами определения оценок настраиваемых параметров УУ можно реализовать при наличии вычислительных устройств с большой разрешающей возможностью и практической доступностью. При разработке первых АдСУ цифровая вычислительная техника находилась на той стадии развития, когда ее использование в АдСУ было затруднительно. АдСУ строились без вычислительных процедур и часто для подстройки параметров УУ использовалась косвенная информация. Так, например, о значении коэффициента передачи ОУ в САУ имеющей колебательную составляющую в переходных процессах можно судить по амплитуде автоколебаний. Измерив ее и сравнив с заданным (эталонным) значением, можно затем изменить параметры УУ так, чтобы компенсировать влияние переменного коэффициента передачи объекта управления, не вычисляя его.
Рассмотрим вариант построения
самонастраивающейся системы со
стабилизацией импульсной характеристики
,
в которой отсутствует процедура
оптимизации критерия качества и сложные
вычислительные операции. На вход системы
помимо задающего воздействия подается
случайный сигнал в форме «белого шума»
.
Известно, что взаимная корреляционная
функция входного x(t) и выходного
сигнала
(рис.
7.1) системы в этом случае равна импульсной
характеристике системы.
Рис 2.4
Теоретическое обоснование имеет следующий вид (рис. 2.4):
(2.24)
Чтобы в системе практически измерить
функцию
при
значениях
ее аргумента, необходимо на эти величины
задержать сигнал x(t) относительно
y(t), а затем провести интегрирование
согласно (2.24) в пределах от 0 до Т,
где Т – достаточно большая величина,
и отнормировать результат деления на
Т. Здесь следует заметить, что для
качественной работы описываемой АдСУ
необходимо чтобы в течение времени
интегрирования Т параметры ОУ не
изменялись (квазистационарный режим).
На рис. (2.5) представлена блок-схема АдСУ
со стабилизацией импульсной характеристики.
Основной контур представляет собой
замкнутую САУ и состоит из объекта
управления ОУ и регулятора УУ (устройство
управления). Выходная переменная y(t).
На вход системы и вычислителя импульсной
характеристики BW с генератора белого
шума ГБШ подается пробный сигнал в виде
широкополосного случайного сигнала. В
BW осуществляется многоканальная
задержка белого шума на
,
перемножение задержанных сигналов с
выходным сигналом блока ВС, где происходит
выделение случайной составляющей из
выходного сигнала y(t.) Затем следует
интегрирование этих произведений с
целью вычисления дискретных значений
импульсной характеристики замкнутой
системы
.
Эти значения
в анализаторе характеристик АХ
сравниваются с заданными (желаемыми)
значениями
модели, которые могут быть представлены
в виде совокупности уставок. Результаты
сравнения служат для подстройки
параметров УУ. Блоки подстройки, как
правило, выполняются в виде интеграторов
(передаточная функция
).
Изменение параметров УУ будет происходить
до тех пор, пока выходные сигналы АХ не
обратятся в нули. В АХ может вычисляться
и некоторый критерий качества, зависящий
от
.
Тогда подстройка параметров УУ реализуется на основе оптимизации этого критерия.
Рис 2.5
На основе структуры аналогичной рис.
7.2 строится АдСУ со стабилизацией
частотных характеристик [19], в которой
уставки задают желаемые значения
амплитудно-частотной характеристики
(АЧХ) на совокупности частот
,
.
АЧХ системы основного контура определяется
на основании дополнительно тестирующего
гармонического сигнала, который подается
на вход ОК. Для выделения значений АЧХ
на частотах
ставятся узкополосные фильтры.
Рассогласования между значениями
затем используются для настройки
параметров устройства управления.