3. Самонастраивающиеся системы регулирования

К группе самонастраивающихся систем относятся системы экстремального регулирования, системы с самонастройкой параметров и самонастройкой структуры.

Задачей экстремального регулирования является, поддержание одного или нескольких показателей процесса на наиболее высоком или наиболее низком уровне при непрерывном изменении различных возмущающих воздействий, влияющих на условия работы системы. Таким образом, задача экстремального регулирования возникает, когда характеристика установившегося состояния объекта регулирования имеет экстремум, который отвечает наиболее желательному режиму работы системы. Более того, применение экстремального регулирования имеет смысл только в том случае, если внешние и внутренние возмущения вызывают перемещение экстремальной точки.

Следовательно, в системе экстремального регулирования должно быть дополнительное устройство (автоматического поиска экстремума), которое бы непрерывно изменяло установку регулятора с таким расчетом, чтобы поддерживать регулируемую величину или другой показатель на наивысшем или наинизшем уровне в условиях непрерывного изменения возмущающих воздействий.

В экстремальной системе (рис. 122) имеются два замкнутых контура: один состоит из главной обратной связи, с помощью которой процесс регулирования осуществляется обычным способом; второй обеспечивает самонастройку системы, т. е. автоматический поиск оптимальной точки.

Примером такой системы является реализация задачи минимизации расхода топлива в двигателях самолета при полете на большие расстояния. Здесь минимум определяется в зависимости от расхода топлива на единицу пути и от скорости полета, причем положение этого минимума зависит от массы самолета, высоты полета, направления и скорости ветра и др.

Рис. 122. Схема системы экстремального регулирования

В литейных и термических цехах эти системы пока не нашли широкого применения. В частности, их начинают использовать для регулирования процесса горения топлива в печах.

В системах с самонастройкой параметров при изменениях возмущающих воздействий или характеристик отдельных элементов автоматически корректируются те или иные параметры регулятора, например изменяются коэффициенты усиления, вводятся производная и интеграл в закон регулирования и т. п. В состав таких систем, как правило, входит вычислительное устройство, определяющее отклонение того или иного показателя работы системы от его оптимального значения, и настраивающее устройство, воздействующее на настройку параметров системы.

В качестве вычислительных устройств используют как аналоговые, так и цифровые ЭВМ.

Системы с самонастройкой структуры называют также самоорганизующимися системами. Они изменяют структурную схему основного управляющего устройства. Поэтому самонастраивающиеся системы этого вида относят к системам с переменной структурой.

Осуществляя автоматический поиск в соответствии с заданным критерием работы, система, самостоятельно используя вычислительные и логические устройства, выбирает из ряда заранее подготовленных структур наилучшую, оптимально отвечающую заданным условиям работы. Возможность изменения структуры расширяет область применения данных систем. Рассмотренный принцип используется в системах управления работами.