Бесекерский (950612), страница 144
Текст из файла (страница 144)
11о»тому построение буде> производиться с большой ошиб- Глава25./<даптнвные системы 735 кой. При больших модулях вследствие увеличения крутизны чувствительного элемента может быть нарушена устойчивость слеляшей системы. В связи с этим в схему построения вектора (рис. 25.9) вводится спсциальнос коррсктиру<о шее устройство, осуществляющее автоматическое изменение коэффициснта усиления одного иа каскадов усилителя АРУ. Работа схемы ЛРУ происходит в функции модуля строящегося вектора. Для тгой цели может использоваться напряжение из квадратурной обмотки ротора СКВТ. АРУ осу ществлястся обычно на каком-либо нелинейном элементе (полупроводниковомвом диоде, полупроводниковом триоде, дросселе насыщения и т.
д.). АРУлолжно работать так, чтобы при увеличении напряжения из и соот ветс твенно при увеличении крутизны чувствительного элемента я„, ковффициент усиления усилителя /<„уме«ьвился <ю гиперболической зависимости. Тогда их произведение будет оставаться нос гояшп <м (1ч /<г сопев), что обеспечит работу слсдяц<сй системы нри постоял<юм козффициептс усилсния разомкнутой цепи. Системы с замкнутыми цепями самонастройки. Рассмотрим два принципа построения систем с замкнутыми цепями самонастройки.
На рис. 25.10 изображена схема системы со стабилизацией качества процесса управления посредством связей с аталонным фильтром. Иг< и И'з представляют собой псредаточ ные фчнкнии двух звеньев системы. Внешние условия воздсйству<от на псредаточну<о функцию И э В качестве эталона используется некоторое звено (фильтр), передаточная фупкпия которого Фс равна желаемой передаточной функции замкнутой системы. Выхолная эсличинау системы сравнивается с выхолной величиной ус эталона. Разность этих величин после прохождения усилителя с коэффициентом усиленияия /< поступает на вход второго звена. Результирующая передаточная функция замкнутой системы с дополнительной связью от эталон ного фильтра будет И <Игг + л Игзфо 1+ И~,И'~ /<И~~ (25.29) Если коэффициент усиления усилителя /< велик, то можно положить Ф = Фс .
Таким образом, нрн изменении внешних условий передаточная функция замкнутой системы оказывается близкой к эталонной, Такис системы обладают сравнительно низкимн качествами вследствие невозможностии практически реализовать значительное увеличение коэффициента усиления /г 736 Оптимальные и адаптивные системы автоматического управления из-за потери устойчивости. Псштому большее практическое значение имеет другая схема самонастройки, изображенная па рис, 25.11. Эта схема содер кит вычисл ительпос устройство дискретного или непрерывного типа, которое сшрелеляет <жклонсп ие характеристик замкнутой системы от желаемых или эталонных и в соответствии с ттмсюгцгтмся отклонением воздействует на различные параметры корректирующего устройства с передаточной фупкцисй йгь Однц из возможных путей закъочаотся в определении вычислительным устройством частотных характеристик систем.
Для этой цели ив вход системы подакггся малыее колебания некоторых фикс иро ванных частот, для которых определяется частотпая передаточная функция системы. В некоторых случаях нет нужды специально подавать па входе колебав ~я фиксированных частот, так как они могут присутствовать во входпом сигпшге, Задача тогда будет заклгочаться только в выделении этих колебаний из выходной величины посредством узкополосных фильтров. После нахождения частотной передаточной функции системы вычислительнос устройство определяет требуемые значения параметров коррекгируюцге~ о угтройс гва и посредством исполнительных устройств устанавливает вти значения параметров.
В результате характеристики замкнутой системы будут непрерывно корректироваться так, чтобы реализовать приближение их к желаемому виду. Возможно также определение переходной пли весовой функции системы ирц подаче па вход ступенчатого или импульспого воздействия и реализация воздействия па корректирующее уст)юйство при пал ичии отклонения от желаемого вида п орех од по го процесса.
Осиовнойтрудиосгьюздссьявлястся недопустимостьполачи павходзпачительных пробных воздействий, так как они могут парушать скновпой про песе управления. Подача же малых пробных воздействий затрудняет выделение получающейся реакции па фоне помех и шумов. Для контроля динамических характери< тик возможно при мепепие статистических методов.
Пусть па входе системы действует случайный сигпал я(г), вызывающий па ее выходе реакциго у(г). Тогда взаимная корреляциоппая функция для этих двух фупкций времени может быть определена по ныражещпо й„„(т) =й(г-т) У(г) =)г (т))а(т-т) (т) =~ю(т))йх(т-т)) (т) (25ЗО) а а где м(1) — функция веса системы. Если цри помощи корреляторов определить коррсляционцые функции ггя(т) и )2вд( г), то решение интсгралы~ого уравпепия (25 30) дает весовую функцию. Эта залача возлагается на вычислите.гь~ос устроиство (рпс. 25.11). Указанный метода паиболес прост, когда в пределах полосы пропускапия системы я(г) имеет белый спектр. Тогда Як(т-ц) = об(т — т1) и Н,,(т) = ага(т).
При статистическом методе определения весовой функции возможно использование имсгогцихся во входном сгп пале шумовых помех в качестве пробных сигналов, что я зля ется достоинством этого метода. Глаеа25.ддаптивиыесистемы 737 Кроме обычных критериев качества, самонастраивающиеся системы характеризуются временем и точностью самонастройки. Так как об>ъект управления в само> истраивающсйся системс, как правило, имеет перемен> <ыс параметры, ж> определение динамических свойств системы цо врсь<ецп»>ь< или частотным характеристикам должно < йюизводиться возможно <более быстро, чтобы можно было выявить свойства объекта н текущий момент времени.
С другой стороны, всс указанные выше методы требукп некоторого конеч> <ого времени, определяемого необходимостью накопления сигналов па фоне шумов. Так, например, при корреляционном методе время самонастройки обычно зцачитсльно провыл паст время переходного процесса, опредсляемое по затуханию весовой функпин (25.30). На рнс. 25.12 в качестве примера изображена схема самонастраивающейся системы с опрсделснием амплитудно-частотных характеристик.
Работа схемы происходи < следующим образом. На вход системы поступает пробный сигнал, содержащий фиксированные частот«с>>,..., <о . Эти частоты па входе и выходе системы выделяются т узкополосными фнльтрамн <7>, а затем вделительпых устройствахД происхолитдслецце выходной амплитуды на входную. Это дает фиксированные точки а. ч. х, (или л, а, х.) на пробных частотах <оп..., о> . В случае ощ<лопснця частотной характеристики ч от задав>ого значения сигнал с выхода дел ител ьного устройства поступает через усилительь на исполнительный элемент, представлящи < и й собой интегратор, которы й воздействует па корректирующее устройство с цельк> восстановле»ия требуемого з»ачспия модуля частотной передаточной функции на данной частоте.
Нетрудно виде>пь что процесс самонастройки в этой системе в некотором родс подобен автоматическому синтезу системы управления по ее частотным характерист«кам, Число дискретных частот пробного сигнала определяется сложностью объекта. Оно совпадает с числом опорных точек логарифмической ампл итудной характеристики, которос»адо иметь, чтобы осу<цестг>ить синтез системы по методу л.
а, х. Таким образом, самонастраивающиеся системы этого типа (рис. 25.11) представляют собой, по суп<сству, устройства автоматического синтеза систем управления по заданным качественным показателям. Системы с экстремальной самонастройкой. Этп системы отличаются от рассмотренных выше систем с замкнутыми цепями самонастройки тем, что в ннх автоматически осуществляется оптимальный синге<> системы. Структурная схема в этом случае совпадает со схемой, изображенной па рис. 25.1!. Для реализации оптимального синтеза в основу работы вычислительного устройства должен быть положен некоторый критерий оптимальности. 11ри расчете систем 738 Оптимальные и адаптивные системы автоматического управления автоматического управления часто используется критерий минимума среднеквадра- т ичной ошибки, когда минимизируется средний квадрат ошибки: г х =!ш> —, ) х г)г.
г 27' . -т (25.31) Очевидно, что реализовать эту опенку лля самонастраивающейся системы затру;>- вительно Это связано, во-нерных, стем, что необходимо вычисление интеграла (2551) в бесконечных прслслах, и, во-вторых, с том, что оценка остается неизменной во нее время работы системы. Практически легко реализуется минин извиня оценки вила У= !х~(т)е т г(т. о (25.32) Устройство, реализующее выражение (25.32), прелстанляет собой квадратор (звено, возводяпгее нхолную величину в квадрат) и последовательно включенное апериолическое звено с г>ест<>я иной времени Т Функция веса такого звена Выходная величина этого устройства, записанная при помощи интеграла Дгоамеля,совналаетс (25.32). Постоянная времени Тацсриолического звена, которое является фильтром нижнихх частот, лолжна выбираться так, чтобь> устройства изменения параметров корректирующего звена практически»е реагировали на случайные быстрые изменения ошибки х.
Системы г экстремалы ил! самонастройкой являются наиболее совершенными самонастраиваюи >им ися системами. Они обсе почина>от оптимальную настройку системы в условиях измснсния характсристнк объекта, управляющего устройства и возмущаю>>!их сил. Однако оцп являются наиболее сложными системами и их реализация сталкивается пока со значительными техническими труп постами.
Самонастраивающиеся системы с экстремальной настройкой относятся к категории экстремальных систем с >и>иском минимума или максимума некоторой величины, определяющей оптимум работы системы, В качестве управляемых величин уо ..,,у, злесь выступают параметры корректирующего устройства, например, общий коэффициент усиленияя, аначени я постоянных времени и псредаточцых коэффициентов и т. и. Исследование атих систем может производиться в соответствии с теорией экстремальных систем Я 25.1). Системы с самоорганизанней. Самоорганизук>щисся систслгы по своей первоначальной структуре представляют собой набор элементов, связанных между собой случайным образом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
