Назад: 1.3.6 Функциональная структурная схема САУ с обратной связью

1.4 Самонастраивающиеся САР

В практике бывают такие случаи, когда в объекте с переменными параметрами хорошо определены их значения в начальном состоянии, но законы изменения параметров объекта в процессе эксплуатации известны плохо, в то время как требования к качеству управления предъявляются высокие. Тогда возникает необходимость создать САУ, в которой параметры (а иногда структура) автоматически настраивались бы таким образом, чтобы фактически получающийся в ходе эксплуатации (или движения) процесс управления удовлетворял заданным требованиям. Для этого необходимо в дополнение к обычному замкнутому контуру системы управления вводить добавочное устройство, которое реагировало бы на определенные факторы, характеризующие систему, или на тот или иной показатель качества процесса управления с тем, чтобы соответственно изменять некоторые параметры регулятора или даже его структуру так, чтобы процесс управления получил требуемое качество. Такие системы называются самонастраивающимися системами. В них может автоматически формироваться и алгоритм управления (закон регулирования).

Самонастраивающиеся системы кроме неизвестных параметров объекта отрабатывают также как задающие (в системах слежения), так и возмущающие внешние воздействия, в том числе различные виды помех.

Самонастраивающиеся системы являются одной из разновидностей адаптивных САУ. Адаптация является более общим понятием, чем самонастройка. Адаптация означает, что в процессе достижения поставленной цели управления система самоприспосабливается к условиям среды, к окружающей обстановке, к неизвестным объектам и неизвестному пути движения к цели. Система распознаёт обстановку, объекты и принимает решение о своём дальнейшем поведении при осуществлении заданной цели управления. При этом система может обладать свойством самообучения, запоминания решения определенных ситуаций и использования этого опыта.

Адаптивные САУ самоприспосабливаются в процессе своего действия не только путем самонастройки параметров и структуры системы, но и более широким арсеналом способов, вплоть до использования возможностей искусственного интеллекта. Самонастраивающиеся САУ по сравнению с обычными системами обладают специальным добавочным контуром самонастройки (КС). Этот контур самонастройки может быть разомкнутым или замкнутым. Контур самонастройки будет разомкнутым, если он не связан с измерением сигналов основного контура управления, а реагирует на косвенные величины z(t) (рис.1.17, а), от которых зависят параметры объекта (например, скоростной напор, число Маха в летательных аппаратах).

Рис. 1.17. Разомкнутые самонастраивающиеся системы

Если самонастройка производится по свойствам внешних воздействий (задающего параметра z(t) или возмущающего f(t)), то контур самонастройки разомкнут – он не реагирует на получаемый результат самонастройки (рис.1.17, б).

При настройке по режиму работы системы контур самонастройки может быть либо замкнутым, либо разомкнутым в зависимости от того, на какой исходный фактор в системе он реагирует.

Системы самонастройки по двум или нескольким факторам могут иметь ряд контуров, замкнутых и разомкнутых. Процесс самонастройки состоит из следующих этапов:

1) определение, измерение, вычисление исходного фактора для самонастройки;

2) идентификация: определение основных параметров или характеристик, необходимых для самонастройки;

3) формирование воздействия на настраиваемую часть системы управления;

4) изменение какого-либо параметра или структуры этой части системы.

На первом этапе процесса настройки измеряется какая-либо переменная, например выходная величина х(t) или частота ее колебаний, или декремент затухания, или в других случаях величины z(t), f(t), их частоты, порядок величин и т.п. Измеренная величина может непосредственно служить исходным фактором для самонастройки или вычисляется на основании данных измерений. Это зависит от критерия, избранного для самонастройки.

Второй этап (идентификация) в простейших случаях может содержать лишь сравнение фактического значения исходного фактора, найденного на первом этапе, с эталонным. Но во многих случаях идентификация включает более или менее сложные вычислительные операции с временными, частотными или статистическими характеристиками процесса, внешних воздействий или свойств среды с целью определения параметров объекта, координат состояния или других факторов.

Третий этап состоит в определении того, насколько надо изменить определенный параметр системы управления (СУ) или как переформировать структуру системы, чтобы привести характеристики системы к эталонным или нужным образом учесть изменившиеся внешние воздействия или свойства среды и другие факторы. В результате подаётся соответствующий корректирующий сигнал в настраиваемую часть системы.

Четвёртый этап состоит в реализации изменения параметра или структуры настраиваемой части системы в соответствии с указанным корректирующим сигналом.

Далее: 1.5 Функциональная схема системы автоматического контроля