Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления (1988) (1095388), страница 26
Текст из файла (страница 26)
не должна попадать в запретную зону, соответствующую тому же значению Л'. Р . 2.1а В цифровых системах управления могут возникать и более сложные случаи так навываемых квааипериодических колебаний И. В заключение надо отметить, что в большинстве систем управления с ЦВМ стремятся к тому, чтобы выбрать параметры системы, период квантования и число разрядов таким образом, чтобы цифровую часть системы можно было рассматривать как линейную импульсную систему, близкую к непрерывной (без существенного влияния квантования ко уровню), а яногда даже в первом приближении как непрерывную, хоти это и не всегда возможно.
3 8.5. Особенности систем автоматического управления с ЦВМ Выше были рассмотрены лишь некоторые частные вопросы, относящиеся к динамике систем управления с ЦВМ. Однако целесообразно дать так же и общее представление об этом важнейшем в настоящее время виде автоматического управления. При современном развитыи техники все более широкий круг задач ставится перед системами автоматического управления и вместе с тем все более широкий круг технических объектов и технических комплексов во всех отраслях народного хозяйства приходится автоматизировать, создавая сложные автоматизированные человеко- машинные комплексы, а также полностью автоматические системы регулирования и управления. При этом характерным является усложнение функций автоматических систем, повышение требований к их точности и надежности, к легкости перенастройки программ управления, необходимость организации централизованного управления одновременно многими взаимосвязанными объектамн ит.
п. Все это приводит к нецелесообразности знагроможденияэ традиционных элементов автоматики и отдельных регуляторов с устройствами связи и согласования, объединяющими их в единую систему. Введение ЦВМ в состав системы автоматического управления наилучшим образом решает указанные технические проблемы реализации многих современных систем. Одним из определяющих факторов является успех миниатюризации устройств вычислительной техники, появленив интегральных схем и микропроцессорных си- стем.
Поэтому удается в малых габаритах и весах реализовать слоягные законы (алгоритмы) управления с обработкой большого количества исходной информации. В одной и той же ЦВМ можно заложить различные программы управления и менять их по мере необходимости в процессе эксплуатации. Большое значение для современной автоматики имеют таниное широкие воэможности выполнения ЦВМ различных логических операций наряду с вычислительными. С использованием ЦВМ исключаются трудные для традицпонной автоматики вопросы увязки меягду собой большого числа отдельных устройств, каналов и каскадов при формировании более или менее слолгных систем управления. Облегчается борьба с источниками ошибок, разброса параметров и многих других недостатков, присущих традиционным автоматическим системам.
Наряду с этим при использовании ЦВМ лучше решаются вопросы проверки исправного действия системы и задача автоматического поиска неисправностей для их устранения. Теперь уже можно говорить о том, что во многих случаях системы автоматического управления с ЦВМ становятся более выгодными по габаритам и весам, чем непрерывные системы, построенные на традиционных злементах автоматики, при выполнении тех же функций управления. Это особенно важно для бортовых ЦВМ в системах управления различного рода двнн1ущимися объектами. В ело)иных системах для решения задач управления не обязательно ставить одну многофункциональную ЦВМ. Часто более целесообрааным является применение нескольких специализированных микропроцессорных устройств в разных частях системы. Такие вычислители могут быть органически встроены в отдельные блоки системы.
Это позволяет, кстати, развить модульный принцип построения систем автоматического управления, когда различные сложные системы управления смогут быть сформированы как равные комбинации иа набора унифицированных цифровых блоков, единых для самых различных областей применения автоматических систем. Такой подход весьма целесообразен для построения систем управления движущимися объектами, длн авто- магического управления энергетическими системами, для автоматизации производственных процессов, для построения робототехнпческих систем самого различного назначения и т.
п. Решающую роль ЦВМ играют также в системах автоматизированного проектирования любых технических агрегатов, в том числе и самих систем автоматического управления. Использование ЦВМ в системах автоматического управления совершенно по новому ставит ряд вопросов, связанных с формированием законов управления, благодаря чему и появился более широкий новый термин «алгоритмы управления».
Прн этом не только снимаются трудности реалиаацни нелинейных и логических ааконов управления,но и появляются принципиально новые алгоритмы, предусматривающие специальную обработку информации, придающие новые свойства и реализующие новые функции системы. В частности, зто касается создания систем с нелинейной и псевдолинейной коррекцией, самонастраивающихся и самоорганизующихся систем, адаптивных систем с более широкими возмонсностямп, вплоть до реализации в перспективе систем управления с злементами искусственного интеллекта, например, в робототехнических комплексах. Далее, в заключительной главе книги будут даны начальные понятия о самонастраивающихся системах, об пх назначении, основных принципах построения и функционирования.
ГЛАВА 9 САМОНАСТРАР1ВА1ОЩИЕСЯ СИСТЕМЫ 9 9.1. Виды самонастраивающихся систем Процесс проектирования автоматической системы, вытекающий пз рассмотренного ранее материала по линейным [23) и нелинейным системам, предполагает, что известны параметры объекта управления, внешние воздействия, режимы работы. В реаультате будут определены структура и все параметры системы управления, удовлетворяющие заданным требованиям к точности и качеству процесса управления.
Однако не всегда существует такая определенность всех указанных факторов. Часто знание параметров объекта управления, а иногда и структуры его математического описания, не является достоверным, т. е. они иавестны или приблиясенно или некоторые параметры даже полностью неизвестны. Могут быть также случаи, когда в объекте с переменными параметрами хорошо определены их значения в начальном состоянии, но законы изменения параметров объекта в процессе эксплуатации (или двпясенпя) известны плохо. А требования к качеству процесса управления, допустим, ставятся высокие. В этих случаях при проектировании невозмогкно создать хорошую систему управления с определенными параметрами, а иногда бывает невозможно точно определить даяге и рациональную структуру системы управления.
Тогда возникает необходимость создать не обычную систему автоматического управления, а такую систему, в которой параметры (а иногда и структура) автоматически настраивались бы таким образом, чтобы фактически получающийся в ходе эксплуатации (илп двиясения) процесс управления удовлетворял заданным требованиям. Для этого необходимо в дополнение к обычному замкнутому контуру системы управления вводить добавочное устройство, которое реагировало бы на определенные фак- торы, характеризующие систему, или на тот плн инои показатель качества процесса управления, с тем, чтобы соответственно изменять некоторые параметры регулятора (например, коэффициент усиления) пли даже его структуру так, чтобы процесс управления получал требуемое качество.
Такие спстемы управления называются самонастраивающ мися системами. Самонастраивающиеся системы, автоматически формирующие структуру регулятора в процессе эксплуатации, имеют еще специальное название — самоорганизуюи~иеся системы.
При атом' в них может автоматически формироваться и алгоритм управления (закон регулирования) . Самонастраивающиеся системы могут слунсить и другим целям. Кроме неизвестных параметров объекта, иа поведение системы оказывают влияние и внешние воздействия как задающие (в системах слеягения), так и возмущающие, в том числе различные виды помех. Прн больших диапааонах изменения внешних воздействий илн прп значптелъной их неопределенности таки<э бывает целесообразным вводить самонастройку параметров (и структуры) системы управления. Это может делаться уже не по внутренним факторам и не по показателю качества (что труднее), а непосредственно — по болев быстрой реакции на сами возмущающие и задающие воадействия, Для этого потребуются устройства самонастройки иные, чем в описанном выше случае. То же самое касается и неопределенности режимов работы объекта, которыми надо управлять.
Возмоягно, что режимы работы системы будут зависеть от ряда разнообразных условий, меняющихся в процессе эксплуатации (илн движения в какой-либо среде) или яге просто заранее непредсказуемых. Тогда понадобятся иного рода устройства самонастройки, реагирующие на указанные условия и обстановку действия системы. Наконец, могут быть случаи, когда удовлетворение предъявленным к системе высоким требованиям точности н качества будет сопряягено с высокой точностью изготовления элементов системы управления и их стабильностью, которые, допустим, оказываются недостингимымп или слишком дорогостоящими при современном уровне технологии производства. Тогда введение самонастройки параметров системы управления может позволить достичь желаемого качества процесса управления прп значительно пониженных технологических требованиях к элементам по точности н стабильности в изменяющихся либо резко необычных условиях эксплуатации, либо после длительного хранения, повлиявшего на свойства элементов.
Воаможны н многие другие случаи, когда автоматические системы должны быть самонастраивающимися. Самонастраивающиеся системы являются одной из разновидностей адаптивных систем автоматического управления. Адаптация является несколько более общим понятием, чем самонастройка. Адаптация оаначает, что в процессе дестин~ения поставленной цели управления система самоприспосаблпвается к условиям среды, к окружающей обстановке, к неиавестным объектам и неизвестным путям движения к цели.
Система распоанает обстановку, объекты, отыскивает пути и принимает решение о своем дальнейшем поведении при осуществлении заданной цели управления. При этом система может обладать свойством самообучения, запоминания накопленного опыта действий в различных ситуациях с последующей реалиаацпей запомненного при повторении этих ситуаций. Поэтому адаптивные системы автоматического управления самопрнспосаблнваются в процессе своего действия не только путем самонастройки параметров и структуры системы, но н более широким арсеналом способов, вплоть до использования воамои1ностей искусственного интеллекта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
