Раздел: Документация
0 ... 127 128 129 130 131 132 133 ... 143 Рис. 12.3. Функциональная схема СНС со стабилизацией амплитудно-частотной характеристики на частоте со . Рис. 12.4. Амплитудно-частотные характеристики СНС (рис. 12.3). 6 (»} выделяется с помощью узкополосного фильтра Ф, настроенного на частоту юПр. Колебания с выхода модели М и фильтра Ф системы : ;>гдварительно выпрямляется с помощью выпрямителей В, а затем сравниваются в ЭСа. Сигнал ошибки, пропорциональный отклонению AN (о>пр) ординаты амплитудно-частотной характеристики системы N3 («>np) от (йпр), поступает на механизм настройки МН, состоящий из усилителя У и вспомогательного двигателя Мв. Последний перемещает движок потенциометра, с помощью которого регулируется коэффициент усиления потенциометра кп, и тем самым изменяет амплитудно-частотную характеристику системы. Для стабилизации амплитудно-частотной характеристики системы на нескольких частотах применяют соответствующее количество аналогичных контуров самонастройки. К контуру самонастройки взаимодействие с основным контуром управления накладывает следующие два основных требования:, пробные сигналы должны быть достаточно малы, быстродействие контура должно быть больше быстроты изменения стабилизируемых динамических характеристик основной системы. Самонастраивающаяся система с моделью и большим коэффициентом усиления В САУ, допускающих большие коэффициенты усиления, возможно достижение стабилизации динамических характеристик при использовании эталонной модели без соответствующей настройки параметров корректирующих устройств основной системы. Вариант структурной схемы такой системы изображен на рис. 12.5. В цепь обратной связи системы, состоящей из управляющего устройства и объекта с передаточными функциями Ку (р) и К0 (р), вместе со звеном Ко.с (р) включено звено с большим коэффициентом усиления k. На вход цепи обратной связи поступает сигнал, ва, равный разности выходных сигналов основной системы Р и модели Р„. Уравнения элементов системы: Р (р) = ку (р) к0 (р) е (ру, еа {р) = рм (р) - р (р); 6 (р) = а (р) + 6а „.с (р); рм (р) = Кк (р) а (р). 6ao.c(p)=&tox(p)ea(p-); /3 Рис. 12.5. Структурная схема ССН с мо- Гделью и большим коэффициентом усиления. Исключив из системы уравнений промежуточные переменные, определяем комплексную (заменив р — /со) передаточную функцию всей системы К(.р (/со)(А») 0 № [ 1 + **„.с (/со) frM (/<о)] Д(/(0)- а (/со)1 + АГу (/со)/Со (/со) й/Сох (/со) В области частот, где Ку (/со) К0 0е0) *о.с О») 1/1 и I kKo.c (/со) /Си (/a) 1» выполняется приближенное равенство /((/со) « Ки 0с°)> т- е- комплексная передаточная функция всей системы определяется желаемой передаточной функцией модели, несмотря на возможные изменения параметров основной системы. л + [ ЭСа
12.3. Самонастраивающиеся системы автоматической оптимизации качества управления (системы экстремального управления) Задачей самонастройки в этих системах является нахождение и поддержание оптимального (экстремального) значения критерия качества управления при изменении воздействий и параметров объекта. Критерий качества управления в данном случае может быть назван критерием оптимальности. Примерами критерия оптимальности в зависимости от задачи управления могут быть точность системы, коэффициент полезного действия, мощность, расход топлива, производительность, стоимость. Первые теоретические результаты в области систем экстремального управления были получены В. В. Казакевичем [28], А. А. Красовским [32], А. Г. Ивахненко [26, 13], В. М. Кунцевичем [38], В. И. Костю-ком [31], А. П. Растригиным, Я. 3. Ципкиным, А. П. Юркевичем, а также Ч. Драйпером, И. Ли, М. Хамзой. Первой системой экстремального управления (СЭУ) была система, автоматически изменяющая угол поворота лопастей ветродвигателя при изменении силы ветра и нагрузки. Как известно, в соответствии с теорией воздушного винта, разработанной Н. Е. Жуковским, для каждого значения скорости ветра и нагрузки двигателя соответствует определенный угол поворота лопастей вокруг продольной оси, при котором двигатель имеет наиболее высокий к. п. д. и развивает наибольшую мощность. В рассматриваемом случае к. п. д. двигателя или его относительная мощность являются управляемой величиной (критерием оптимальности) /, а угол поворота лопастей — управляющим воздействием р.; скорость ветра и нагрузка являются возмущающими воздействиями Lx (f) и L2 (t). Если / отложить по оси ординат, ар. — по оси абсцисс, то кривые зависимости / от р для различных значений Рнс. 12.6. Экстремальные характеристики / = / (ц) при различных значениях возмущающих воздействий Llt L2. Рис. 12.7. Экстремальные характеристики управляемого объекта, при которых нецелесообразно применение СЭУ: а — экстремальная точка не перемещается по плоскости / — ц; б — экстремальная точка перемещается на плоскости / — р. по вертикали. Ij (t) и L2 (f) будут иметь вид, изображенный на рис. 12.6. Кривая / определяет зависимость / = / (р,) при Lx = L\, L2 = L2. Максималь-но( качение критерия оптимальности / при данных возмущающих воздействиях достигается при р, = рт!. Кривая 2 соответствует зависимости / = / (р) при других значениях возмущающих воздействий Ly = L"i, L2 — L2- Экстремальное значение в этом случае имеет место при р = Рт2. Как видно из рисунка, экстремальная характеристика / = / (р), а следовательно, экстремальное значение / не остаются постоянными, а с изменением внешних воздействий или внутренних характеристик системы также изменяются. Напомним, что задача обычной, несамонастраивающейся САУ состоит в том, чтобы с необходимой точностью поддерживать равенство между фактическим и требуемым значением управляемой величины. Требуемое значение задается и оно может быть как постоянной (системы стабилизации), так и переменной (программные, следящие, преобразующие системы). В СЭУ экстремальное значение управляемой величины (критерия оптимальности) заранее не известно и не задается. Задача СЭУ сводится к тому, чтобы находить и с необходимой точностью поддерживать экстремум управляемой величины, который изменяется во времени с изменением воздействий и параметров системы по неизвестному заранее закону. Иными словами, в противоположность обычной САУ, цель которой заключается в сведении к нулю сигнала ошибки — отклонения управляемой величины относительно требуемойДСЭУ/сводит к нулю производную dlld\i от критерия оптимальности по управляющему воздействию. Нулевое значение производной dlld]i соответствует экстремальному значению управляемой величины. Поиск экстремума, а следовательно, и применение СЭУ имеет смысл только в том случае, когда экстремальная точка характеристики перемещается на плоскости / — р. в горизонтальном направлении (см., например, рис. 12.6). Если экстремум соответствует одному и тому же значению ц = const (экстремальная точка остается на месте или перемещается на плоскости / — р, по вертикали, см. рис. 12.7, а, б), то СЭУ применять нецелесообразно. В этом случае задача может быть решена с помощью обычной системы стабилизации. 0 ... 127 128 129 130 131 132 133 ... 143
|
