книги / Основы автоматики

Из формулы (13.88) оледует, что, задавая поочередно око-

лебательное движение в районе экстремума. При достижении экс­ тремального значения F = F3 оно фиксируется на запоминающем уотройстве. Градиент функции определяется ватем по разности текущего и экстремального значений F~F3 -

Рассмотрим теперь второй этап поиска экотремума - орга­ низацию движения к точке экс­ тремума.

Поиок экотремума по спо­ собу Гауооа-Зайделя заключа­ ется в поочередном изменении координат х (, . . . , Х„ . Перво­ начально изменяется координа­ та х ,при постоянных значениях других координат. Координата х, изменяется до тех пор,по­ ка будет выполнено условие

0.Затем изменяется коор­

Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута точ­ ка экстремума F3 . На рис.13.25 (кривая I) показан характер движения к точке экстремума по способу Гаусса-Зайделя в слу­ чае, когда экстремальная функция завиоит только от двух управ­ ляемых величин х( и х 2 .

Существует также способ (способ градиента), при котором одновременно изменяются все координаты так, что обеспечивает­ ся движение оистемы в направлении, близком к мгновенному на­ правлению вектора градиента. На рис.13.25 (кривая 2) показан характер движения к точке экстремума в этом случае.

2. Самонастраивающиеся оистемы

Под самонастраивающейся оиотемой (СНС) управления принято понимать замкнутую оиотему, способную путем изменения характе­ ристик регулятора в процесое эксплуатации автоматически под-

Рис.13.26. Функциональная охема самонастраивающейся системы

дерхивать требуемый режим работы управляемого объекта при не­ контролируемом изменении параметров системы и возмущений.Само­ настраивающаяся система в процесое работы обычно выполняет сле­ дующие функции:

- путем автоматического поиска измеряет (определяет) ха­ рактеристики системы и, возможно, характеристики возмущений;

-на базе заданного критерия определяет параметры или структуру регулятора;

-реализует вычисленные значения параметров или структуры регулятора.

В соответствии о перечисленными функциями СНС обычно со­ держит три группы устройств:

1)уотройотва для измерения (вычисления), фактических харак­ теристик системы;

2)устройства, которые на основании заданного критерия ка­ чества определяют требуемые характеристики оистемы;

3)устройства, изменяющие характеристики (в общем случае

иструктуру) регулятора о целью приближения фактических ха­ рактеристик оистемы к требуемым.

Для иллюстрации на рио.13.26 изображена блок-охема одного типа самонастраивающейся оиотемы. Для самонаотройки пополь­ зуется информация о входном сигнале д и выходной величине у . Замеренные величины д и у поступал на вход вычислительного уотройотва (ВУ)«которое определяет фактическую веоовую функцию системы w cp(t).

Вмеоте с измерителями оигналов ВУ составляет первую груп­ пу уотройотв.

В блоке 2 (вторая-группа уотройотв) формируется требуемая (оптимальная) веоовая функция u)TU) . Эта функция может быть постоянной, заранее вычисленной для данного режима работы си­ стемы, или может изменяться в функции времени и других пара­ метров оиотены.

Блок 3 (третья группа уотройотв) сравнивает требуемую и фактическую весовые функции и изменяет параметры регулятора

сцелью приближения u>cp(i) и wT(t).

Вприведенной СНС нет пробного оигнала. Для определения фактических характеристик системы могут использоваться также

пробные оигналы гармонического вида в виде белого шума и т .д . На рио.13.26 показаны генератор пробного сигнала и схема по­ дачи пробного оигнала; в этом олучае линии а нет.

Принцип самонаотройки сейчас широко внедряется в системы управления летательных аппаратов. Это объясняется большими преимуществами, которыми обладают самонастраивающиеся сиотеиы по сравнению с системами "жесткой" структуры (с постоянными или изменяющимися по заранее заданным законам параметрами). Например, самонастраивающаяся сиотема стабилизации баллисти­ ческой ракеты позволяет:

внезапных отказах отдельных цепей), унифицировать системы управления, уменьшить количество типов управляющих устройств, предназначенных для различных ракет;

- упростить эксплуатацию и уменьшить время подготовки ра­ кеты к пуоку за счет сокращения проверок.

В качестве примера рассмотрим самонастраивающуюся систему баллистической ракеты, принцип действия которой ооноваЯ на сле­ жении 8а собственной частотой колебаний замкнутой сиотсиы ста­ билизации.

Упрощенная функциональная схема системы показана на рио.13.27. Схема включает основной контур, состоящий и» ракеты

Регцлятор ________________ '

Рис.13.27. Функциональная схема самонастраивающейся сиотемы баллистической ракеты

и регулятора, и контур оаыонаотройки, содержащий чаототный дис­ криминатор и множительное устройство.

В свою очередь, как видно из рис.13.27, регулятор содержит измеритель угла (гироприбор), корректирующее уотройотво, пре­ образующие сигнал для обеспечения устойчивости замкнутой си­ отемы, и рулевой привод, который служит для отклонения рулевых органов ракеты.

Множительное устройство является одновременно элементом основного регулятора и контура самонаотройки. Коэффициент пере­ дачи множительного устройства пропорционален и( - выходному оигналу чаототного дискриминатора.

Принцип работы рассматриваемой системы ооотоит в следующем. В процесое полета характеристики ракеты изменяются: в ре­

зультате выгорания топлива маооа и момент инерции ракеты умень­ шаются, а управляющий момент, создаваемый рулевыми органами, остается приближенно постоянным. Для сохранения устойчивости полета (устойчивости замкнутой системы стабилизации) необходи­ мо изменять коэффициент усиления регулятора. В данной оистеме это доотигаетоя следующим образом. Частотный дискриминатор вы-

делявт собственную частоту системы, которая определяет положение рабочей точки внутри области устойчивости. Зависимость вы­ ходного оигнала частотного дискриминатора от собственной ча­ стоты замкнутой сиотемы показана на рис.13.28, где ш0 - тре­ буемая ооботвенная частота. Частота ш0 соответствует требуемому положению рабочей точки внутри облаоти устойчивости. Бели фак­ тическая собственная чаотота cufi совпадает о частотой ои0, то о выхода частотного дискриминатора снимается напряжение uQ,при этом коэффициент передачи множительного уотройотва не изменяет­ ся, так как он равен требуемому коэффициенту kQ .

Рис.13.28. Графики к объяснению принципа дейотвия самонастраивающейся оиотемы

Воли фактическая собственная частота oug увеличилась (на­ пример, вследствие увеличения управляющего момента), то, со­ гласно рис.13.28, напряжение ис на выходе уменьшится. Это при­ ведет к уменьшению кМ и, следовательно, к уменьшению общего коэффициента передачи разомкнутой сиотемы кр , от которого за­

Аналогично осуществляется подотройка коэффициента усиления в случае уменьшения собственной частоты. Изменяя uQ, можно ре­ гулировать положение рабочей точки внутри облаоти устойчиво­ сти. Для выделения собственной частоты не обязательно использо­ вать информацию об угле отклонения рулевых органов 6 : можно измерять также координаты 6 или ip

Согласно приведенной ранее классификации функции первой и второй групп устройств здеоь выполняет частотный дискримина­

4. В о р о н о в А. А . , Основы теории автоматического управления, ч.1 и ч. 2, "Энергия", 1966.

5. Г е р а с и м о в А. Н ., Определение степени устойчи­ вости и колебательности систем автоматического регулирования логарифмическим, амплитудным и фазовым характеристикам. Сб.

"Вопрооы расчета непрерывных и цифровых автоматических систем" 1967.

6.Д ж у р и Э. Импульсные системы автоматического регу­ лирования, Физматгиз, 1963.

7.И с м а и л о в Ш. Ю., Автоматические оистемы и при­

боры с шаговыми двигателями, "Энергия” , 1968.

8. К л и м о в В. А ., Лекции по основам автоматики, 1962.

9.Под редакцией П.И.Кузненова. Элементы автоматических систем контроля, "Энергия", 1967.

10.К у з о в к о в Н. Т ., Теория автоматического регули­ рования, основанная на частотных методах, Оборонгиз, i960.

14.Основы автоматического регулирования, под редакцией В.В.Солодовникова, т П, Машгиз, Г959.

15.Р я з а н о в Ю. А ., Проектирование систем автоматнче ского регулирования , Машгиз, 1963.

16. С в е ч а р н и к Д. Б ., Сельсины и их прииенение в системах автоматизации производственных процессов, Гооэнергоиздат, 1962.

17.С о т с к о в Б. С ., Основы раочета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических уогроиотв, "Энергия", 1965.

18.Т у Ю. Т .. Цифровые и импульсные сиотемы автоматиче­ ского управления "Машиностроение", 1963.

20.Ф и л и п п о в В. Т ., Цифраторы первые щэний, Воениздат, 1967.

21.Ш а т а л о в А. С ., Структурные методы в теории управ­ ления и электроавтоматике, Госэнергоиздат, 1962.

ОГЛАВЛЕНИЕ

РА З Д Е Л I . ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Гл а в а I . Общие сведения об автоматических системах

§1 . 1 . Основные понятия теории автоыатического управле­