Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом




Скачать 253.22 Kb.
НазваниеРазработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом
страница2/3
Дата26.11.2012
Размер253.22 Kb.
ТипАвтореферат
1   2   3

Третья глава посвящена исследованию предложенных новых самонастраивающихся алгоритмов управления нестационарными объектами вида

, (4)

где , переменные ограниченные значениями , коэффициенты,- сигнальные возмущения, ограниченные областью С, u(x1)– скалярное управление, - фазовые координаты, i=1,n.

В качестве управления предлагается и исследуется модифицированный закон (1) в виде:

, (5)

где

,

k1, k2 –постоянные ограниченные коэффициенты 0<k2<1, 1>>-1,

, - есть смещение сигнала задания (уставки), обеспечивающее смещение и выходного сигнала объекта, (регулируемой координаты ) относительно хk до тех пор, пока среднее значение регулируемой координаты, определяемое как , не станет равным хk, k3 –постоянный коэффициент, , - экстремальные значения сигнала регулируемой координаты.

Для стабилизации амплитуды автоколебаний в функции переключения автоматически изменяется переменный коэффициент , например, по ПИ-или И-закону:


,


где z – заданное значение амплитуды автоколебаний, - начальное значение коэффициента , задаваемое произвольно в диапазоне ограничений, приведенных выше, а и - постоянные коэффициенты, обеспечивающие сходимость процессов самонастройки, - текущее значение амплитуды автоколебаний. Нелинейная нестационарная система (4) исследована методом цифрового моделирования. На рисунках 1 и 2 в качестве примера представлены процессы в релейной системе (4) с объектом, , подверженным ступенчатым сигнальным F и параметрическим возмущениям (коэффициент передачи объекта увеличен на 35%). Из рисунков видно, что при прочих равных условиях в системе без самонастройки (рисунок 1) амплитуда автоколебаний увеличилась на 21% и имеет место сдвиг автоколебаний относительно уставки, в то время как в самонастраивающейся системе (рисунок 2) параметры автоколебаний не выходят за границы заданных ограничений.



Рисунок 1 – Процессы в релейной нестационарной системе без самонастройки



Рисунок 2 –Процессы в релейной самонастраивающейся системе

На базе релейного закона (1) предложен и исследован самонастраивающийся алгоритм управления, обеспечивающий стабилизацию амплитуды автоколебаний на заданном уровне в условиях параметрических и сигнальных возмущений при симметричных управляющих воздействиях. Управление имеет вид:



где

-постоянный ограниченный коэффициент 1>>-1,

, при ограничении ,

, при ограничении ,

,

k1, k2, k10, k3, k4 –постоянные коэффициенты. Стабилизация амплитуды автоколебаний и их симметричность относительно уставки обеспечивается одновременным или последовательным изменением (смещением управления), , .

В четвертой главе на основе уравнения (3) предложен и исследован алгоритм дискретно-непрерывного самонастраивающегося субоптимального по совокупности критериев качества управления, уравнение которого имеет вид:

(6)

где функция

если ,

или если ,

xHk-(t), xBk+(t), ;

хkзаданное конечное состояние регулируемой координаты ;

(t) - половина величины зоны нечувствительности, задающая границу области малых отклонений;

и - постоянные ограниченные величины;

- величина управляющего воздействия,

, при ограничении ,

- постоянные ограниченные величины,

, - постоянные коэффициенты,

В0 (t)– переменная величина (сдвиг релейного управляющего воздействия) ограниченная значением , изменяющаяся по П-, И- или ПИ- законам, либо по законам, синтезированным методом аналитического конструирования агрегированных регуляторов для нелинейных объектов с использованием макропеременных, содержащих экстремумы фазовых координат.

- экстремальные значения регулируемой координаты (ее максимум или минимум ),

- коэффициент, изменяющийся в диапазоне -1<k1(t)<1,

- знаковая функция, принимающая значения +1 или –1(или 0) в зависимости от знака функции переключения и типа исполнительного механизма,

- знак дизъюнкции.

В соотношении (6) выражение представляет собой релейную составляющую управления u(x1(t)), переключения которой происходят с опережением, в зависимости от знака коэффициента k1(t)) по отношению к заданному конечному состоянию. Его техническая или алгоритмическая реализация представляет собой модифицированный релейный регулятор с отрицательным (положительным) переменным гистерезисом и зоной нечувствительности, который на протяжении управления способен менять знак не менее чем один раз без использования производных на своем входе. Таким образом, при больших отклонениях регулируемой координаты в системе реализуется субоптимальное по быстродействию (двух интервальное) управление, а в зоне малых отклонений (в зоне нечувствительности) субоптимальное в смысле улучшенной интегральной оценки.

Стратегия управления заключается в переводе объекта из произвольного начального состояния в зону нечувствительности за одно или несколько переключений управления. Гарантированный срыв возможных автоколебаний в системе обеспечивается путем соответствующей настройки параметров регулятора , , (t), которые могут быть как постоянными, так и изменяющимися во времени. Автоматическое изменение части из них или всех сразу, или последовательно осуществляется при отсутствии априорной информации о характеристиках объекта или их значительных изменениях в ограниченной области. Переменная величина В0(t) обеспечивает устранение статической ошибки в зоне нечувствительности, а ее линейная зависимость от амплитуды входного сигнала делает дискретное управление инвариантным к граничным условиям.

В дискретно-непрерывном управлении (4) используется только выходная координата объекта и ее экстремальные значения и отсутствует необходимость согласования параметров дискретного управления вне зоны нечувствительности с параметрами непрерывного управления, действующем в зоне малых отклонений. Эти управления при больших отклонениях формируются одновременно в процессе движения изображающей точки в зоне больших отклонений. В зоне малых отклонений, когда дискретная составляющая равна нулю, воздействие на объект осуществляется через изменение уже сформированного управления В0 (t) в функции ошибки для объекта без астатизма:

(7)

где , - постоянные коэффициенты (в данном случае это ПИ-закон). Для астатических объектов в выражении (7) следует исключить интегральную составляющую.

Переменные величины ,, k1(t) в зависимости от объема априорной информации о свойствах объекта могут быть назначены постоянными или изменяющимися по закону (7).

На рисунке 3 приведены некоторые результаты исследований алгоритма управления (6) объектом, который описывается дифференциальным уравнением вида

,

где , при параметрическом возмущении путем изменения коэффициента K(t) на 30%.

Перевод объекта в заданное конечное состояние осуществляется за несколько переключений релейного управления, (в системе возникает квазискользящий процесс).




Рисунок 3 - Процессы в нестационарной системе


В диссертации исследовано также управление (6) нелинейным подвижным объектом, поведение которого описывается системой дифференциальных уравнений ,

где - координата центра масс,

, - отклонение управляющего органа,

- постоянные коэффициенты, равные соответственно 2, 0.2,1 и 1, начальные условия - (0)= 0.8, (0)=0.15, (0)=0, в котором составляющая получена с помощью регулярной процедуры аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР) при использовании в качестве макропеременной функции в виде линейной комбинации фазовых координат и их экстремальных значений, что позволило упростить синтезированное управление использованием в нем только регулируемой координаты и ее производной. На рисунке 4 в качестве примера представлены процессы с управлением (6) (пунктирные линии) и управлением, синтезированным методом АКАР (сплошные линии). Использование управления (6) позволило уменьшить время регулирования более чем на 40% по сравнению с управлением, синтезированным на основе сопровождающего функционала.



Рисунок 4 - Процессы в нелинейной системе, хВ и хН – соответственно верхняя и нижняя границы зоны отклонений координаты х1(t), поставленные в линейную зависимость от ее экстремальных значений, внутри которой действует управление, синтезированной методом АКАР, u1 и u2 – управления соответственно синтезированные по уравнению (3) и методом АКАР, х1 и х11 –процессы изменения регулируемой координаты соответственно под управлением u1 и u2.

Один из разделов главы посвящен разработке программ реализации предложенных алгоритмов управления для промышленных контроллеров в системе программирования контроллеров SoftLogic TraceMode 6. Программы написаны на языке Techno FBD. Управление (6) реализовано в виде готового для использования функционального блока. Созданный функциональный блок регулятора можно использовать как функцию, вызывая его в любой программе, написанной на любом из языков программирования TraceMode с возможностью его модификации.

В работе также представлены результаты практического использования разработанных алгоритмов для управления конкретными процессами. В частности, системой управления вентиляцией производственного помещения. Система является гибридом систем нагрева и обновления воздуха. Особенности объекта управления связаны с его параметрической неопределенностью и неопределенностью окружающей среды (особенно в зимнее время), а также необходимостью ежедневного утреннего запуска системы, когда возникает угроза «заморозки» при низких температурах наружного воздуха. Использование разработанных алгоритмов для автоматизации процесса, как показали исследования на действующем оборудовании, существенно упростило процесс управления и эксплуатацию системы, повысило точность и ее быстродействие.
1   2   3

Похожие:

Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconАнализ и синтез самонастраивающихся релейных систем управления с переменным гистерезисом
Работа выполнена на кафедре «Автоматика и управление в технических системах» Федерального государственного бюджетного образовательного...
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconОтчет по теме «Исследование и разработка алгоритмов и математических моделей оператора в человеко-машинных нестационарных системах удаленного управления дифференцированным обучением пользователей пэвм»
Нестационарные алгоритмы реализации приближенных методов решения дифференциальных уравнений для описания действий оператора пэвм...
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconПрограмма по дисциплине основы теории управления
Эвм в системах управления; особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с...
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconТема диссертации
Разработка и исследование методов определения входных воздействий в цифровых системах управления
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconПрограмма вступительного испытания (собеседование/устный экзамен) по дисциплинам «Информационная безопасность и защита информации»
Формы представления моделей. Методы анализа и синтеза систем управления. Использование микропроцессоров и микро-эвм в системах управления....
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconРазработка и исследование моделей для принятия решений в системах управления запасами с учетом неполноты данных
Системный анализ, управление и обработка информации (вычислительная техника и информатика)
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconРеферат: Шайдуров А. Г. Исследование и разработка некоторых графических алгоритмов. Квалификационная работа на степень магистра наук по направлению «Математика. Прикладная математика»
Шайдуров А. Г. Исследование и разработка некоторых графических алгоритмов. Квалификационная работа на степень магистра наук по направлению...
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconРазработка и исследование алгоритмов синтеза конечных автоматов для автономных эволюционных аппаратных средств

Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconЭволюция алгоритмов планирования задач
Данная работа посвящена рассмотрению процесса эволюции алгоритмов планирования в операционных системах семейства Linux и вопросам...
Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом iconИсследование и разработка процесса индукционного нагрева трансформаторногомасла в системах регенерации
Рассматривается оригинальная энергосберегающая технология нагрева трансформаторного масла в системах регенерации, основанная на сочетания...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница