8. Адаптивные сар

Адаптивными называют такие системы управления, которые в процессе эксплуатации при изменении параметров объектов или характеристик внешних воздействий самостоятельно без участия человека изменяют параметры регулятора, его структуру, настройку или регулирующие воздействия для поддержания оптимального режима работы объекта.

В структурном отношении их специфика заключается в наличии дополнительного контура – контура самонастройки (КСН), назначение которого состоит в логической переработке информации об изменяющихся условиях работы и последующем воздействии на основной контур управления.

В зависимости от целей адаптации различают:

– системы автоматической оптимизации, которые настраиваются на экстремум определенной целевой функции (экстремальные);

– системы, настраивающиеся на заданные свойства, определяемые областью допустимых значений варьируемых параметров;

– системы, настраивающиеся на решение логических задач.

Экстремальные системы наиболее распространены и делятся на поисковые и беспоисковые. В поисковых для выделения экстремума используются методы детерминированного или случайного поиска, в беспоисковых адаптация осуществляется с помощью идентификации параметров управляемого объекта.

Поисковые системы делятся на системы слепого поиска, системы детерминированного поиска и системы случайного поиска.

Беспоисковые системы делятся на системы, настраивающиеся по характеристикам внешних воздействий; системы, настраивающиеся по характеристикам основного контура; системы, настраивающиеся по ошибке сравнения реакций системы и модели на пробные и рабочие сигналы. Первые служат для поддержания оптимального режима при изменении характеристик внешних воздействий. Контур самонастройки в них содержит датчик характеристик внешних воздействий (Д), преобразователь изменения варьируемых параметров (П) и исполнительный элемент (ИЭ) для воздействия на варьируемые параметры (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Беспоисковая САР

Системы, настраивающиеся по характеристикам основного контура, имеют аналогичный КСН, с помощью которого осуществляется контроль над изменением характеристик основного контура.

Рис. 8.2. Беспоисковая САР

Системы, настраивающиеся по ошибке сравнения реакций системы и модели на пробные и рабочие сигналы, содержат модель замкнутой системы, которая служит для определения характеристик основного контура (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Беспоисковая САР

В процессе работы система может подключать к входу генератор тестовых сигналов (ГТС) и сравнивать реакцию на них системы и модели М. Если имеются различия в реакции, ИЭ воздействует на регулятор для подстройки параметров.

Поисковые системы делятся на системы слепого поиска, системы детерминированного поиска и системы случайного поиска. В системе выделяют объект оптимизации (регулятор или его часть) и выбирают целевую функцию – легко контролируемый параметр, характеризующий качество работы системы. В состав объекта оптимизации вводят датчик целевой функции. Также назначают параметр настройки, от которого зависит целевая функция (варьируемый параметр), т. е.  = f().

Система слепого поиска (рис. 8.4) работает методом сканирования в два цикла. Во время первого цикла варьируемый параметр исполнительный элемент ИЭ пошагово изменяет в диапазоне от _min до _max. При этом блок запоминания БЗ фиксирует максимальное значение целевой функции _max. Во время второго цикла  изменяют в обратном направлении, пока блок сравнения БС не зафиксирует достижение _max.

Рис. 8.4. Система слепого поиска

Системы детерминированного поиска обычно производят поиск экстремума с помощью определения производной целевой функции (рис. 8.5). При изменении варьируемого параметра  дифференцирующие устройства Д1 и Д2 определяют производные по времени d/dt и d/dt. Затем логическое устройство ЛУ на их основе вычисляет производную d/d. Экстремум фиксируется, когда производная меняет знак.

Рис. 8.5. Система детерминированного поиска

Системы случайного поиска по структуре подобны системам слепого поиска, но вместо сканирования задаются случайно выбранные значения . Сравнивая полученные значения целевой функции постепенно сужают разброс варьируемых параметров и приближаются к экстремуму.

Литература: [5, c. 329 – 340]