Самоналагоджувані системи керування

До класу самоналагоджуваних систем керування (СНС) належать системи, у яких, крім керуючих дій, змінюються також параметри системи.

Розглянемо постановку задачі створення СНС. Припустимо, що основний контур керування складається з об’єкта керування (ОК) і пристрою керування (ПК), який, у свою чергу, містить коректувальний пристрій (КП) (рис. 11.20). Нехай об’єкт описується векторним диференціальним рівнянням:

(11.53)

де - вектор вихідних координат об’єкта;

- вектор керувань об’єкта;

- вектор збурень об’єкта, що залежить від деякого вектора параметрів ;

- вектор параметрів об’єкта.

Пристрій керування також описується векторним диференціальним рівнянням:

(11.54)

де - вектор керувань основного контуру, що залежить від деякого вектора параметрів ;

- вектор збурень пристрою керування, що залежить від деякого вектора параметрів ;

- вектор параметрів пристрою керування.

Рівняння об’єкта у загальному випадку є нелінійним, параметри об’єкта , а також параметри зовнішніх впливів є випадковими і змінними у часі. Крім того, ці параметри і керування об’єкта апріорі повністю невідомі. Задача синтезу СНС полягає у визначенні структури пристрою керування і алгоритму змінювання його контрольованих параметрів .

При цьому критерій ефективності І, що є функціоналом змінних параметрів системи, повинен набувати екстремальне значення. Як критерій ефективності, можуть слугувати: точність, швидкодія, величина середньоквадратичної помилки, стабільність динамічних характеристик, інваріантність системи до зовнішніх збурень тощо.

Реалізація мети керування I = extr у СНС звичайно здійснюється за допомогою пошукових або аналітичних (безпошукових) алгоритмів. У першому випадку СНС здійснює змінювання параметрів коректувального пристрою на підставі аналізу реакції системи на пошукові дії. Пошукові системи з екстремальним самоналагоджуванням параметрів є одними з найдосконаліших, але через велику кількість параметрів, що змінюються, їх реалізація зустрічається зі значними труднощами. Практично пошукові СНС – це поєднання багатоканального екстремального регулятора, що розглянутий вище, і коректувального пристрою, що здійснює за рахунок змінювання параметрів системи компенсацію впливу зовнішніх і внутрішніх збурень на властивості системи.

Аналітичні самоналагоджувані системи здійснюють контрольовані змінювання параметрів коректувального пристрою за допомогою обчислювальних операцій, тобто визначають і розв’язують рівняння:

(11.55)

де індексом “н” позначені спостережувані дії, що вимірюються системою вимірювальних пристроїв.

Знаходження рівняння пристрою керування без урахування зв’язку між параметрами ПК і зовнішніми та внутрішніми змінами системи складають так звану задачу первинної оптимізації. У результаті розв’язання цієї задачі визначається оптимальна або ідеальна модель системи, структура й ідеальні параметри КП.

Якщо ідеальні параметри системи залежать від невідомих параметрів зовнішніх і внутрішніх дій, то наближення до ідеальної моделі може бути реалізовано лише за допомогою принципу самоналагоджування.

Порівнюючи аналітичні й пошукові СНС, необхідно зазначити таке:

Аналітичні системи потребують значно більшої апріорної інформації для своєї успішної роботи і не потребують часу на пошук. Пошукові СНС не потребують такої інформації, але витрачають час на пошук, що робить їх малопридатними у разі порівняно швидкого змінювання параметрів системи.