РефератыИнформатика, программированиеБыБыстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

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:


, (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 g содержит неизвестные параметры объекта, а векторы bj (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 bj при переходе от подынтервала Jj к Jj+1 осуществляется по рекуррентной формуле


, (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 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.


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

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Быстродействующий адаптивный наблюдатель в системе компенсации неизвестного запаздывания

Слов:641
Символов:5724
Размер:11.18 Кб.