Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования (1972) (1151987), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.11 в целях наглядности функции автоматического. поиска величины х, и измерения фактического значения х, регулируемой величины разделены. Чаще же система экстремального регулирования устраивается так, что обе эти функции объединены в одном приборе, в результате чего устройство автоматического поиска выдает не хю а непосредственно разностный сигнал на усилитель хю пропорциональный откло- н илиаельлнению фактического значенив РегУ- игааУуага х5 ~~хилли- хг тиаалаа лиРУемой величины от тРебУе- аи1иалалаа уацаааалгаа мого для обеспечения экстремума Рагуаитой или иной характеристики ,Рухж41 регулируемого объекта (рис. 2.12).
Это не меняет общей сути дела. зьг Экстремальное регулирование лага паиааа можетпримепяться,например, для алалсааиули поддержания наивыгоднейшей скорости полета, соответствующей Рис 2.12 минимуму расхода горючего на единицу длины пути. При атом будет достигнута и максимальная дальность полета при заданном запасе горючего.
Примерами экстремальных систем регулирования могут служить также: автоматическое поддержание максимальной скорости проходки скважины турбобуром при меняющихся свойствах грунта; автоматические системы управления различными производственными процессами, поддерживающие наивыгоднейший режим работы станков; управление энергетическими установками и системами, обеспечивающее автоматический поиск и поддержание экстремума эксплуатационных характеристик, и т.
д. з 2.5. Системы с самонастройкой параметров (собственно самонастраивающиеся системы) Основным, в настоящее время, видом самонастраивающихся систем регулирования и управления являются такие системы, в которых автоматически, не заданным заранее образом, изменяются какие-нибудь параметры регулятора (или системы управления), т. е. коэффициенты усиления, коэффициенты интенсивности введения производной и интеграла в закон регулирования, коэффициенты обратных связей и постоянные времени фильтров. Когда говорят о самонастраивающихся системах управления, то имеют в виду чаще всего именно этот тип самонастраивающихся систем.
Но поскольку системы экстремального регулирования, рассмотренные выше, тоже, по существу, являются самонастраивающимися, то данный новый вид самонастраивающихся систем более полно называют системами с самонастройкой параметров регулятора или системами с самонастраивающимися корректирующими устройствами (имеется в виду тоже самонастройка их параметров). Рассмотрим основную идею работы этого вида самонастраивающихся систем. Когда хорошо известны свойства объекта и внешние возмущающие воздействия, а система достаточно проста, можно заранее уверенно выбрать наилучшие значении параметров регулятора, чтобы добиться надлежащего качества работы проектируемой автоматической системы.
Если же параметры самого объекта известны недостаточно достоверно и если к тому же они могут в процессе работы в некоторых пределах случайным образом меняться, то и параметры регулятора (системы управления) и корректирующих устройств моя<но подобрать лишь ориентировочно. Поскольку все качества работы автоматической системы (точность или ошибки при разных воздействиях. запас устойчивости, форма переходного процесса и т.
п.) зависят от общеи 42 пгоггзммы и зАконы гвгглн|овлння лдлнтивныв снсткмы [ш, совокупности всех параметров обьекта и регулятора, то очевидно, что в данкой ситуации будет обеспечено надлежащее качество системы лишь в среднем. При атом будут происходить более или менее существенные ухудшения качества работы системы при случайных отклонениях параметров объекта в ту или другую сторону (или просто за счет недостоверности знания этих параметров при проектировании системы). Ксть несколько путей релгения задачи. В том случае, когда имеет место простая недостоверность знания параметров ооъекта, но точно известно, что в процессе работы этн параметры остаются постоянными, можно просто произвести ручную подстройку некоторых параметров регулятора в начале эксплуатации данного объекта, добившись тем самым желаемого качества работы системы.
Для этого нужно предусмотреть в конструкции регулятора соответствующие регулировочные потенцнометры, емкости, винты и т. н. для настройки величин коэффициентов усиления, коэффициентов обратных связей и т. п. В тех случаях, когда параметры объекта изменяются во времени при его работе (т. е. динамика объекта описывается уравнением с переменными коэффициентами), причем хорошо известен закон их изменения во времени.
можно заранее рассчитать, по какому закону во времени нужно менять параметры регулятора, чтобы при данном изменении параметров объекта качество работы системы в целом оставалось неизменно хорошим. В данном случае нужно будет включить в систему уже не ручную, а программную настройку параметров регулятора по заданному закону во времени. В общем случае необходимо менять несколько параметров рогулятора, корректирующего устройства или фильтра.
Поскольку непрерывное изменение параметров не всегда удобно для конструкции, прибегают к ступенчатому изменению параметров регулятора через определенные промежутки времени, рассчитанные так, чтобы за зто время качество системы не сильно ухудшалось. При этом программным устройством в определенные моменты времени будут скачком подключаться или отключаться определеннгзе участки сопротивлений, емкостей и т. и. для соответствующего изменения параметров регулятора.
Указанные пути ручной или программной настройки параметров, конечно, не приводят к самонастраивающимся системам. Они были описаны только дчя того, чтобы сделать более наглядным последующее изложение основ самонастройки. Вместе с тем изложенные методы программной настройки име1от и самостоятельное практическое значение и часто применяется. Во многих случаях такого рода ручной или программной настройки параметров регулятора илн системы управления бывает достаточно, чтобы в среднем (с допустииыми отклонениями) получать желаемые качества работы системы в течение всего времени.
Однако на практике существует много случаев, когда указанные пути неприемлемы. Во-первых, часто характер работы объекта вообще не допускает ручной нагтройки параметров системы управления во время эксплуатации. Во-вторых, составление программы изменения параметров регулятора часто невозможно либо вследствие незнания истинного закона изменения хотя бы некоторых параметров объекта. либо вследствие случайного характера их изменения. Пто имоот место, например, в различных неустановившихся режимах полета скоростных самолетов, когда встает задача о полной автоматизации управлении.
Такие же ситуации часто могут иметь место в системах управления многими производственными процессами в металлургии, в машиностроении, в химической промышленности и т. п. Во всех этих случаях приходится прибегать к самонастройке параметров регулятора (системы управления) по заданному показателю желаемого 12 Я! 43 СИСТЕМЫ С САМОНАСТРОЙКОЙ ПАРАМЕТРОВ Устройства самонастройки ванин (рис.
2.13, б). В обоих случаях это устройство (анализатор) определяет отклонение качества системы от требуемого качества и перо- дает соответствув)щий сигнал лнал//астор ) или оотилаестр ) ) усстраиеаттев устатйжт 1 иа настраивающее устройство, которое автоматически изменяет параметры регулятора в нужную сторону, чтобы чиквидиров ать нежелательное ухудгпение качества работы системы. Критерий качеств» может быть выбран любым из применяемых в теории регулирования или даже вновь выработан в интересах практики.
Выбор его зависит от назначения и конструкции системы. Таким образом, в самонастраивающихся системах данного типа сверх обычного замкнутого контура регулирования (управления) имеет- Усаеотельна/Стсйраеоеатаеьное усл/рьч/ство Усвоен//- ожэтт е уел/рсйотео оттли енес кии Улрав-, ллсимй сусек л/ //сиери,телоьое устройса/ео уауатнин еуеорусмо есеивань/ Г 1 Устройо/нвс само настроили ) лнализатар упса/раиеаи//и тт/т ) олтилиеако/ ус/лройстео ) ся замкнутый контур самонастройки (рис. 2.13). Дальнейгпим развитием устройств самонастройки в системах данного типа является самооптимизацая системы, когда анализатор ка- Усики///соьно//реоораеоеа/лельное уст/иМтт Усослн//- тель ние ус///ло/Автои У//раеллсиь/й сусек т чества на схемах рнс. 2.13 заменяется оптимизатором, т.
е. устройством, которое производит настройку пара- Номер// тинь//ов ус/лро//о/лес метров регулятора оптимальным Образом, отыскивая экстремум качества по заданному критерию, в частности, например, минимум ошибки 6) регулирования. Если задачей обычной Рис.
2.13. самонастройки (с анализатором качества) было сохранение вадик/ьсгс качества системы в некоторых пределах, то задача оптимизатора (т. е. экстремальной настройки пара- метров регулятора) состоит в том, чтобы в каждый момент времени прн меннющихся параметрах объекта настраивать параметры регулятора так, чтобы получать максимум качества, возможный в данных реальных усло- виях.
усуатсин еефсщфймо/ ети/онь качества работы системы. При этом в системе должно иметься специальное автоматичоское устройство для анализа качества работы объекта в данной системе по какому-нибудь заданному критери2о (рис. 2.13, а) или для анализа величины ошибок регулиро- 44 ПРОГРАММЫ И ЗАКОНЫ РБГУЛИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫК СИСТВМЫ игл 2 Такой оптимизатор должен содержать в себе, следовательно, устройство автоматического поиска экстремума качества (минимум ошибки), подобно поиску экстремального задания регулируелюй величины в рассматривавшихся ранее экстремальных системах регулирования. Но особенность оптимизатора здесь состоит не только в специфике той величины, экстремум которой ищется, но главным образом в том, что воздействует он не на настройку требуемого значения регулируемой величины, а на настройку параметров корректирующих устройств самого регулятора. Самооптимизация (экстремальная самонастройка) является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее сложным видом системы с замкнутым контуром самонастройки параметров.
В тех случаях, когда самонастройка применяется в системах управления вследствие недостоверности знания свойств объекта, система самооптимнзацин напоминает процесс самообучения системы '). Система при этом путем автоматического поиска как бы сама познает неизвестные свойства управляемого объекта и обучается управлять этим объектом наилучшим образом (сама настраивает параметры регулятора по экстремуму заданного критерии качества). В таких случаях мок«но поступать следующим образом: запустить указанную сложную самооптимнзирующуюся (самообучающуюся) систему в пробнуто эксплуатацию и дать ей возможность самой настроить параметры регулятора. Затем можно снять устройство самонастройки вовсе и далыпе эксплуатировать более простую систему с постоянной или с программной настройкой, выработанной в процессе самооптимизации (самообучения).
Это, конечно, не всегда возможно. Одним из распространенных видов анализаторов и оптимизаторов качества в самонастраивающихся системах являются устройства из операционных усилителей или других математических моделей, построенных на блоках вычислительных машин, которые имитируют желаемое динамическое поведение объекта. Это эталонное качество поведения модели сравнивается с реальным поведением системы, и параметры регулятора настраиваются автоматически и таким образом, чтобы поведение системы «подогнать» к эталонному поведению модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
