Рефетека.ру / Информатика и програм-ие

Реферат: Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Настоящая работа посвящена построению системы компенсации неизвестного запаздывания. Наличие большого запаздывания, как известно [1], отрицательно сказывается на работоспособности системы управления.

Для компенсации неизвестного запаздывания разработана адаптивная система, состоящая из быстродействующего адаптивного наблюдателя, вычисляющего оценки неизвестных параметров и запаздывания системы управления, и прогнозатора Смита, компенсирующего это запаздывание.

Центральным моментом работы является построение алгоритма быстродействующего адаптивного наблюдателя для оценивания неизвестного запаздывания, так как прогнозатор Смита применим лишь в тех случаях, когда запаздывание априори известно. Этот алгоритм основан на использовании метода настраиваемой модели. Суть алгоритма изложена ниже.

Пусть поведение интересующего нас объекта описывается следующим дифференциальным уравнением:

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания,                                      (1)

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания; Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Здесь a1=3, a0=2 - известные постоянные коэффициенты; Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания - неизвестные постоянные. Тогда структурная схема соответствующего процесса управления будет иметь вид, представленный на рис. 1. Здесь приборному измерению доступны вход xd(t) и выход x(t) системы управления.

Построим быстродействующий адаптивный наблюдатель для идентификации неизвестных параметров системы Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, а также прогнозатор Смита для компенсации запаздывания Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, после чего будем подставлять получаемые наблюдателем оценки Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания в прогнозатор.

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                     Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                 Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания     

                  –                                                      

Рис 1. Система управления для объекта с неизвестным запаздыванием.

                                                                      Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

                                                                                                     y(t)

      v(t)                                                                                           –

                       Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                                              +

           –

          Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                    Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

           –

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Рис. 2. Адаптивная система компенсации неизвестного запаздывания.

На каждом из подынтервалов времени функционирования системы Jj настраиваемую модель опишем следующими уравнениями:

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                               (2)

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания,

где Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания - параметры модели, настраиваемые соответственно на параметры Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания объекта (1).

Введем ошибку e(t) = x(t) - y(t).

Конечная структурная схема системы управления с адаптивным наблюдателем и прогнозатором Смита показана на рис. 2.

Система уравнений для выходного сигнала прогнозатора Смита v(t) и входного сигнала объекта, прогнозатора и наблюдателя u(t):

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Уравнение для ошибки e(t) будет иметь вид (вычитаем (2) из (1) и линеаризуем правую часть):

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания,                                     (3)

где Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Приведем (3) к системе уравнений первого порядка. Положим

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                          

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания              

Тогда в векторной форме уравнение (3) будет иметь вид

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания+Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                              (4)

или в краткой форме

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания,

где Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, A=Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, Z= Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания.

Решением (4) будет

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздыванияБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                    (5)

или в краткой форме

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

где Ф(t)= Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания, R(t)= Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания - решения уравнений

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                                      (6)

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания.                                             (7)

Перепишем первую строку системы (5) в виде

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                                   (8)

где

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания.

Здесь w(t) и Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания - известные величины для любого t; вектор g содержит неизвестные параметры объекта, а векторы bj (j=0,l,...,N-l) являются функциями перестраиваемых параметров эталонной модели Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания.

Набирая данные на каждом из подынтервалов Jj в моменты времени tj1,...,tjm, образуем из (8) алгебраическую систему вида

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

или в матричной форме

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                                  (9)

Число m выбирается так, чтобы уравнений в (9) было не меньше числа неизвестных параметров. В данном случае m больше или равно 3.

Решение алгебраической системы (9) при этом записывается в виде

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания                                                 (10)

где Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания - псевдообратная матрица.

Изменение параметров bj при переходе от подынтервала Jj к Jj+1 осуществляется по рекуррентной формуле

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания,                                           (11)

где L=diag(l1,....,l3) - вещественная диагональная матрица, все числа li>0. Можно показать [2], что этот процесс перестройки параметров сходится экспоненциально, т.е. значения перестраиваемых параметров модели Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания сходятся к значениям неизвестных параметров объекта Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания.

Таким образом, для того, чтобы идентифицировать постоянные неизвестные параметры Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания объекта (1), параметры настраиваемой модели (2) Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания следует изменять с помощью алгоритма, который описывается уравнениями (6)-(11).

Было проведено численное моделирование этой системы на ЭВМ в среде MATLAB 5.2. Результаты компьютерного моделирования подтверждают эффективность разработанного алгоритма.

Предлагаемый алгоритм адаптивного наблюдателя обладает важными для практики свойствами: заданной длительностью переходного процесса по параметрам и запаздыванию; отсутствием взаимного влияния переходных процессов настройки в разных параметрических каналах и практической независимостью времени переходных процессов по параметрам и запаздыванию от изменения амплитуды входных и выходных сигналов.

Список литературы

 [1] Гурецкий X. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. Пер. с польского. - М.: Машиностроение, 1974.

[2] Копысов О.Ю., Прокопов Б.И. Построение алгоритма перестройки параметров и запаздывания в методе настраиваемой модели. М.: МГИЭМ, 1999.

3. А.В. Старосельский, Московский Государственный Институт Электроники и Математики, быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Похожие работы:

  1. • Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе ...
  2. • Построение системы компенсации неизвестного запаздывания
  3. • Адаптивная система компенсации неизвестного запаздывания
  4. • Явление запаздывания потенциала
  5. • Явление запаздывания потенциала
  6. • Диагностика отказов системы регулирования уровня в ...
  7. • Автоматическая система регулирования с П-регулятором
  8. • Обработка данных методом преломленных волн
  9. • Глянцевые уроки бизнеса
  10. • Автоматическое управление сжиганием топлива с учетом его ...
  11. • Многоконтурные системы регулирования
  12. • Электроснабжение механического цеха ...
  13. • Обзор существующих конструкций индукционно-динамических ...
  14. • Быстродействующая Электронная Счетная Машина
  15. • Частотные критерии устойчивости
  16. • Электропривод с вентильной машиной
  17. • Компенсация реактивной мощности в системах ...
  18. • Информационная логистика
  19. • Многооперационные станки (МС) для обработки ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com