Теория систем автоматического управления. В.А. Бесекерский, Е.П. Попов, 1975 (1189552), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Тогда получится комбинация функциональных и логических нелинейныхзаконов регулирования.Оптимизирующие нелинейные законы регулирования. В настоящее время интенсивноразвивается теория оптимальных процессов регулирования. При этом на основеклассических вариационных методов, или на основе так называемого принципамаксимума, или методом динамического программирования определяется законрегулирования таким образом, чтобы система имела максимум быстродействия, илиминимум ошибки, или же минимум какой-нибудь другой величины (в формефункционала) с учетом ограничений, накладываемых в реальной системе на координаты,скорости, силы и т. п.Как правило, при этом/приходят к нелинейным законам регулирования, хотя, вообщеговоря, можно оптимизировать и коэффициенты линейного закона, задав его форму.
Частооптимальный нелинейный закон регулирования состоит в переключении управляющеговоздействия (при определенных состояниях системы) с одного максимально возможногозначения на другое (противоположного знака). Моменты переключения в целомопределяются сложными комбинациями значений нескольких переменных и ихпроизводных.Параметрические нелинейные законы регулирования. В предыдущих типах законоврегулирования вводились отклонения регулируемой величины от некоторых заданных еепрограммных значений. При параметрической программе управления законрегулирования может выражаться в виде нелинейной функции текущих координат, вкоторых задается параметрическая программа. Например, для рассмотренного в § 2.1закона наведения как параметрической программы управления закон регулирования имеетвид (2.6), причем для его формирования берут исходную информацию от измерителейрасстояния ρ и скорости сближения ρ , т.
е. тех величин, в которых выраженапараметрическая программа.Нелинейные законы регулирования обладают богатыми возможностями во всехслучаях, когда требуемый эффект может быть достигнут изменением свойств системы сизменением величин ошибок. Важным классом нелинейных систем являются системы спеременной структурой. Большими возможностями обладают так называемыеадаптивные, т. е. самонастраивающиеся и самоорганизующиеся, системы, описаниюкоторых посвящаются нижеследующие параграфы.Большие дополнительные возможности улучшения процессов регулирования даетнелинейное управление работой объекта путем изменения структуры регулятора взависимости от размеров и знаков входных величин, поступающих в регулятор отизмерительного устройства.При этом могут использоваться комбинации линейных законов регулирования.Например, если известно, что при одном линейном законе регулирования получаетсябыстрое начальное изменение регулируемой величины, но с большими последующимиколебаниями (кривая 1, рис.
2.9), а при другом линейном законе регулирования —медленное изменение, но плавный подход к новому установившемуся режиму (кривая 2,рис. 2.9), то можно, включив сначала первый закон, переключить затем систему на второйзакон в некоторой точке А, когда отклонение х достигнет определенного значения xA. Врезультате процесс регулирования изобразится кривой 3 (рис. 2.9), объединяющей обакачества — быстроту и плавность процесса.Для осуществления этого необходимо иметь в системе переключающее устройство,срабатывающее в данном случае при х = xA (рис. 2.10)..Если в такой системе с переменной структурой все звенья линейные, то за счетуказанного переключения, происходящего автоматически в процессе регулирования,система становится нелинейной.
Это можно сравнить с тем, как получается нелинейнаястатическая характеристика из отрезков прямых линий (см., например, рис. 1.10, д). •Ноздесь имеет место нелинейная динамическая характеристика, составляемая изпоследовательности разных линейных дифференциальных уравнений, соответствующихпервому и второму законам регулирования..В общем случае срабатывание переключающего устройства в системе ^ переменнойструктурой может происходить от нескольких входных величин.
При этом кромеосновной нелинейности, возникающей за счет переключения структуры, дополнительномогут иметься какие-либо нелинейные •свойства в отдельных других звеньях регулятораили объекта.§ 2.4. Системы с самонастройкой программы (экстремальные системы)Раньше речь шла все время о таких системах регулирования, в которых требуемоезначение регулируемой величины было заранее задано либо .постоянным, либоизменяющимся по определенной программе во времени; в следящих системах онозадавалось извне во время работы системы.В отличие от них экстремальными системами регулирования называются такие,которые сами ищут наивыгоднейшую программу, т.
е. то значение регулируемойвеличины, которое нужно в данный момент выдерживать, чтобы режим работырегулируемого объекта был наивыгоднейшим. При этом имеется в виду уже не выборзакона регулирования, а автоматический поиск требуемого наивыгоднейшего значениярегулируемой величины при изменяющихся внешних условиях работы объекта.
Такимобразом, на систему, называемую экстремальной, сверх обычной задачи автоматическоговыдерживания требуемого значения регулируемой величины, накладываетсядополнительная задача автоматического поиска наивыгоднейшего значения требуемойрегулируемой величины, т.
е. самой программы регулирования.Следовательно, в таких системах вместо программного устройства или задатчикаставится устройство автоматического поиска (рис. 2.11), которое производит анализкакой-нибудь характеристики объекта z и подает в регулятор требуемое значениерегулируемой величины x0 так, чтобы данная характеристика z (х0) получилаэкстремальное (максимальное или минимальное) значение.Например, характеристика z(x0) может быть коэффициентом полезного действиярегулируемого объекта (например, двигателя) или величиной расхода горючего в объекте.Тогда устройство автоматического поиска будет выдавать такое требуемое значениерегулируемой величины x0 (например, требуемой скорости вращения двигателя), котороедает, соответственно, максимум коэффициента полезного действия или минимум расходагорючего.При этом как сама величина экстремума z, так и соответствующее ему значение x0могут существенно меняться в зависимости от внешних условна работы объекта, какпоказано на рис.
2.5. Устройство автоматического поиска должно всегда находить этотэкстремум независимо от причин, вызывающих, его смещение в процессе работы объекта.В схеме на рис. 2.11 в целях наглядности функции автоматического поискавеличины x0 и измерения фактического значения х1 регулируемой величины разделены.Чаще же система экстремального регулирования устраивается так, что обе этифункции объединены в одном приборе, в результате чего устройство автоматическогопоиска выдает не x0, а непосредственно разностныйсигналнаусилитель х3,пропорциональный отклонению фактического значения регулируемой величиныоттребуемого для обеспечения экстремума тойилиинойхарактеристикирегулируемого объекта (рис. 2.12).
Это не меняет общей сути дела..Экстремальное регулирование может применяться, например, для поддержаниянаивыгоднейшей скорости полета, соответствующей минимуму расхода горючего наединицу длины пути. При этом будет достигнута и максимальная дальность полетапри заданном запасе горючего.Примерами экстремальных систем регулирования могут служить также:автоматическое поддержание максимальной скорости проходки скважины турбобуромпри меняющихся свойствах грунта; автоматические системы управления различнымипроизводственными процессами, поддерживающие наивыгоднейший режим работыстанков; управление энергетическими установками и системами, обеспечивающееавтоматический поиск и поддержание экстремума эксплуатационных характеристик, и т.д.§ 2.5. Системы с самонастройкой параметров (собственно самонастраивающиесясистемы)Основным, в настоящее время, видом самонастраивающихся систем регулирования иуправления являются такие системы, в которых автоматически, не заданным заранееобразом, изменяются какие-нибудь параметры регулятора (или системы управления), т.
е.коэффициенты усиления, коэффициенты интенсивности введения производной иинтеграла в закон регулирования, коэффициенты обратных связей и постоянные временифильтров. Когда говорят о самонастраивающихся системах управления, то имеют в видучаще всего именно этот тип самонастраивающихся систем. Но поскольку системыэкстремального регулирования, рассмотренные выше, тоже, по существу, являютсясамонастраивающимися, то данный новый вид самонастраивающихся систем более полноназывают системами с самонастройкой параметров регулятора или системами ссамонастраивающимися корректирующими устройствами (имеется в виду тожесамонастройка их параметров). Рассмотрим основную идею работы этого видасамонастраивающихся систем.Когда хорошо известны свойства объекта и внешние возмущающие воздействия, асистема достаточно проста, можно заранее уверенно выбрать наилучшие значенияпараметров регулятора, чтобы добиться надлежащего качества работы проектируемойавтоматической системы.
Если же параметры самого объекта известны недостаточнодостоверно и если к, тому же они могут в процессе работы в некоторых пределахслучайным образом меняться, то и: параметры регулятора (системы управления) икорректирующих устройств можно подобрать лишь ориентировочно. Поскольку всекачества работы автоматической системы (точность или ошибки при разныхвоздействиях, запас устойчивости, форма переходного процесса и т.
п.) зависят от общейсовокупности всех параметров объекта и регулятора, то очевидно, что в данной ситуациибудет обеспечено надлежащее качество системы лишь в среднем. При этом будутпроисходить более или менее существенные ухудшения качества работы системы прислучайных отклонениях параметров объекта в ту или другую сторону (или просто за счетнедостоверности знания этих параметров при проектировании системы).Есть несколько путей решения задачи.В том случае, когда имеет место простая недостоверность знания параметровобъекта, но точно известно, что в процессе работы эти параметры остаются постоянными,можно просто произвести ручную подстройку некоторых параметров регулятора в началеэксплуатации данного объекта, добившись тем самым желаемого качества работысистемы. Для этого нужно предусмотреть в конструкции регулятора соответствующиерегулировочные потенциометры, емкости, винты и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
