ИМИТАТОР КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ПО ВЫХОДУ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВНЕШНИХ ГАРМОНИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ

Полезная модель относится к системам автоматического регулирования и может быть использована для проектирования и разработки систем управления неустойчивыми априорно неопределенными нестационарными скалярными динамическими объектами в условиях действия постоянных гармонических возмущений.
Известна подобная система управления, предназначенная для стабилизации положения равновесия неустойчивого динамического объекта, подверженного действию внешнего гармонического возмущения. Данная система состоит из возмущенного управляемого объекта и адаптивного регулятора, вырабатывающего сигнал, компенсирующий внешние помехи и обеспечивающий устойчивое положение равновесия объекта. Описание такой системы представлено в работе Бобцов А.А. Адаптивное управление по выходу с компенсацией гармонического возмущения//Известия РАН. Теория и системы управления. - 2009. - №1. - С.45-48.
Однако основными недостатками данной системы являются: достаточно сложная структура контура управления, невысокое быстродействие, и потеря работоспособности в случае нестационарности внутренних параметров объекта управления.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение устойчивости положения равновесия в системе управления априорно неопределенными нестационарными скалярными динамическими объектами с компенсацией неизвестного внешнего гармонического возмущения.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в систему, содержащую неопределенный нестационарный объект, подверженный действию незатухающих гармонических возмущений, и адаптивный контур управления, вместо адаптивного регулятора вводится комбинированный робастный регулятор, включающий первый блок суммирования, блок выделения модуля, блок задержки (транспортного запаздывания) и второй блок суммирования. Также в систему дополнительно вводится осциллограф. При этом скалярный выход объекта управления соединен с первым входом первого блока суммирования, входом блока выделения модуля и входом осциллографа. Выход первого блока суммирования подключен к первому входу второго блока суммирования и к входу блока задержки, выход которого соединен со вторым входом первого блока суммирования. Выход блока выделения модуля подключен ко второму входу второго блока суммирования, выход второго блока суммирования подключен к входу объекта управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. представлена блок-схема имитатора системы управления, в которую входят: объект управления 1, осциллограф 2, первый блок суммирования 3, блок выделения модуля 4, блок задержки 5, второй блок суммирования 6, у - скалярный выход объекта регулирования, u - скалярное управляющее воздействие, f - внешнее гармоническое возмущение.
Динамика объекта управления описывается уравнениями
где x(t) - n-мерный вектор состояния объекта управления;
А(ξ,t) - некоторая неустойчивая матрица состояния;
b(ξ) - неизвестный вектор управления;
y(t) - скалярный сигнал выхода объекта регулирования;
f(ξ,t) - внешнее незатухающее гармоническое возмущение, удовлетворяющее свойству
0
σ, σ, ω, φ - неизвестные смещение, амплитуда, частота и фаза возмущения соответственно;
* - символ транспонирования;
*
*
n-1
n-2
*
1
n
n
n-1
2
1
L(ξ)=L=[l,…,l] - неизвестный вектор, формирующий скалярный выход объекта, причем полином l(s)=ls+ls+…+ls+l, составленный относительно положительных коэффициентов вектора L является гурвицевым.
u(t) - скалярное управляющее воздействие, удовлетворяющее соотношению
пер
роб
где К - некоторая положительная константа; u(t), u(t) - соответственно периодическая и робастная части комбинированного регулятора (3).
ξ - набор неизвестных параметров, принадлежащих известному числовому множеству Ξ, соответствующему заданному классу неопределенности объекта.
На основании критерия гиперустойчивости В.М.Попова, можно показать, что обеспечение устойчивости системы регулирования достигается за счет определения периодической и робастной частей регулятора (3) в виде соотношений
0
1
где β, β=const>0.
Система управления функционирует следующим образом.
Скалярный выход объекта управления 1 поступает на первый вход первого блока суммирования 3, вход блока выделения модуля 4 и на вход осциллографа 2, предназначенного для графического отображения динамики изменения выходной переменной у. Сигнал с выхода первого блока суммирования 3 с соответствующим коэффициентом идет на вход блока задержки 5, а также на первый вход второго блока суммирования 6. Выходной сигнал блока задержки 5 поступает на второй вход первого блока суммирования 3, где складывается с сигналом, поступившим на его первый вход. Сигнал с выхода блока выделения модуля 4 с соответствующим коэффициентом идет на второй вход второго блока суммирования 6, в котором суммируется с сигналом, поступившим на первый вход второго блока суммирования 6. Выход второго блока суммирования 6 с соответствующим коэффициентом поступает на вход объекта управления 1.
Технический результат заключается, в обеспечении устойчивого положения равновесия системы при управлении априорно неопределенными нестационарными объектами в условиях действия незатухающих внешних гармонических возмущений.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.