На
Главную
ГДЗ:
Английский
язык Алгебра Геометрия Физика Химия Русский
язык Немецкий
язык
Подготовка к экзаменам (ЕГЭ) Программы и пособия Краткое содержание Онлайн учебники
Шпаргалки Рефераты Сочинения Энциклопедии Топики с переводами
Все темы:"Рефераты по Математике"
Адаптивная система компенсации неизвестного запаздывания .
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АДАПТИВНЫЙ НАБЛЮДАТЕЛЬ В СИСТЕМЕ КОМПЕНСАЦИИ НЕИЗВЕСТНОГО
ЗАПАЗДЫВАНИЯ
А.В. Старосельский
Московский Государственный Институт Электроники и Математики,
Москва, Россия, E-mail: star99@mail.ru
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:
, (1)
;
Здесь a1=3, a0=2 - известные постоянные коэффициенты; -
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 , а также прогнозатор Смита для
компенсации запаздывания , после чего будем подставлять получаемые
наблюдателем оценки в прогнозатор.
–
Рис 1. Система управления для объекта с неизвестным запаздыванием.
y(t)
v(t)
–
+
–
–
Рис. 2. Адаптивная система компенсации неизвестного запаздывания.
На каждом из подынтервалов времени функционирования системы Jj
настраиваемую модель опишем следующими уравнениями:
(2)
,
где - параметры модели, настраиваемые соответственно на параметры
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):
Уравнение для ошибки e(t) будет иметь вид (вычитаем (2) из (1) и
линеаризуем правую часть):
, (3)
где
Приведем (3) к системе уравнений первого порядка. Положим
Тогда в векторной форме уравнение (3) будет иметь вид
+ (4)
или в краткой форме
,
где , , A=, Z= .
Решением (4) будет
(5)
или в краткой форме
где Ф(t)= , R(t)= - решения уравнений
(6)
. (7)
Перепишем первую строку системы (5) в виде
(8)
где
.
Здесь w(t) и - известные величины для любого t; вектор ( содержит
неизвестные параметры объекта, а векторы (j (j=0,l,...,N-l) являются
функциями перестраиваемых параметров эталонной модели .
Набирая данные на каждом из подынтервалов Jj в моменты времени
tj1,...,tjm, образуем из (8) алгебраическую систему вида
или в матричной форме
(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
(10)
где - псевдообратная матрица.
Изменение параметров (j при переходе от подынтервала Jj к Jj+1
осуществляется по рекуррентной формуле
, (11)
где (=diag((1,....,(3) - вещественная диагональная матрица, все числа (i>0.
Можно показать [2], что этот процесс перестройки параметров сходится
экспоненциально, т.е. значения перестраиваемых параметров модели
сходятся к значениям неизвестных параметров объекта .
Таким образом, для того, чтобы идентифицировать постоянные неизвестные
параметры объекта (1), параметры настраиваемой модели (2)
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.
Литература
[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.
-----------------------
u(t)
r(t)
xd(t)
x(t)
Блок
настройки
параметров
Адаптивный наблюдатель
Прогнозатор Смита
e(t)
xd(t)
Адаптивная система компенсации неизвестного запаздывания
x(t)
u(t)
r(t)