7.3 Каскадные аср для объектов с чистым запаздыванием
Название систем поясняется тем, что они содержат два последовательно включенных регулятора с передаточными функциями Wp1(p) и Wp2(p) (рисунок 7.3).
Рисунок 7.3 – Каскадная АСР для объекта с чистым запаздыванием
Благодаря тому, что информация о действии возмущения f1 приходит в регулятор Wp1(p) без запаздывания,происходит значительное улучшение процесса управления переменной Y1. Действие возмущения f2 будет устраняться регулятором Wp2(p). Однако, поскольку возмущение f2 достигает регулятора Wp2(p) с запаздыванием , реакция системы на это возмущение не столь эффективна, как на f1. Звено Wкор(p) необходимо для коррекции характеристик внутреннего контура при использовании в нём П – регулятора.
7.4 Применение ,,прогнозирующих” регуляторов для управления объектами с чистым запаздыванием
Если объект, обладающий чистым запаздыванием, не допускает измерения ни одной координаты не содержащей запаздывания, для повышения качества управления используют специальные регуляторы Смита или Ресвика. Они имеют в своём составе математическую модель объекта, в которой можно контролировать необходимую координату.
Знание реакции объекта без запаздывания позволяет такому регулятору предвидеть его поведение и с учётом запаздывания. Поэтому такие регуляторы получили название ,,прогнозирующих”.
Структура системы с регулятором Смита приведена на рисунке 7.4.
Рисунок 7.4 – Структура АСР с регулятором Смита
Из рисунка 7.4 видно, что при адекватности параметров модели и объекта их сигналы в элементе сравнения будут взаимно компенсироваться. При этом обратная связь регулятора будет замкнута через упредитель модели, не содержащий чистого запаздывания, то есть последнее окажется скомпенсированным [5].
Применение регулятора Смита долгое время сдерживалось трудностями с реализацией чистого запаздывания.
Вторым условием его эффективной работы является адекватность используемой в нём модели реальному объекту. Поскольку параметры объектов регулирования могут изменяться, модели должны быть адаптивными.
Использование СВТ и, в частности, МПК, позволяет решить обе эти проблемы.
Лекция 8. Адаптивные системы управления для объектов с чистым запаздыванием
8.1 Аср для объектов с изменяющимся коэффициентом передачи
В основу способа
адаптации положено следующее [6]. Если
параметры модели полностью соответствуют
параметрам объекта регулирования, при
изменении задания регулятору сигналы
YОб и YМ будут
изменятся синхронно, т.е. будут одинаковы
в любой момент времени. Если же при
равных постоянных времени YОб
YМ , это может быть
вызвано только несоответствием в их
коэффициентах передачи. Поэтому адаптация
производится путём домножения исходного
коэффициента передачи модели на отношение
сигналов объекта регулирования и модели,
полученное в текущем цикле адаптации:
(8.1)
где Тi и Тi-1 – текущий (очередной) и предыдущий циклы адаптации при i=1 KM(Ti)=Kисх.
Структурная схема АСР, реализующей рассмотренный принцип, приведена на рисунке 8.1.
Система содержит прогнозирующий регулятор (например Смитта). Коэффициент передачи KM входящей в регулятор модели адаптируется к реальному объекту регулирования с помощью специального блока адаптации.
Адаптивная система управления работает следующим образом.
В памяти блока адаптации содержится исходное или текущее значение коэффициента передачи модели KM. Адаптация проводится при отсутствии возмущающих воздействий на объект путём изменения величины задания регулятору.
Текущие значения сигналов YОБ, YM поступают на делитель, в котором вычисляется их отношение, а затем на умножитель, где происходит домножение этого отношения на величину KM(Ti-1), полученную в предыдущем цикле адаптации и содержащуюся в памяти. Новое значение коэффициента KM заносится в память, откуда поступает в модель объекта прогнозирующего регулятора. Перестройка упредителей модели не приводит к переходным процессам в системе, так как сигналы с упредителей поступают на элемент сравнения с противоположными знаками.
Дополнительное повышение качества регулирования в рассмотренной системе может быть обеспечено при подстройке параметров регулятора на основании информации с блока адаптации.