Рассмотрим схемы пассивных СНС в зависимости от источника информации

На рис. 8.2 представлена схема СНС, настраиваемая по возмущающему воздействию. Примером такой системы может служить система автоматической стабилизации частоты вращения паровой турбины, изменение параметров которой можно производить по замеру крутящего момента (внешнего воздействия) на гребном валу или система стабилизации частоты вращения турбогенератора, параметры которой настраиваются в зависимости от нагрузки генератора.

На рис. 8.3 представлена схема СНС, настраиваемая по ошибке. Примером такой системы может служить САУ глубиной погружения пла.

На рис. 8.4 представлена схема СНС по параметрам объекта управления. Получение непосредственной информации об изменении параметров ОУ представляет собой трудную задачу. Поэтому чаще состояние ОУ определяется по таким характеристикам, как переходная или , частотные характеристики .

Для получения текущей информации в виде перечисленных характеристик или других косвенных показателей в контуре самонастройки может быть использован дополнительный пробный сигнал в целях искусственного определения реакции объекта управления (на рис. 8.4 показано пунктиром).

В ВУ с помощью анализаторов – датчиков текущая информация поступает на синтезатор, а затем, после преобразования в программные сигналы. Исполнительное устройство осуществляет воздействие на УУ с целью изменения его параметров.

Из рассмотрения различных схем программных СНС видно, что их характерной особенностью является наличие незамкнутого контура самонастройки. ВУ преобразует входные сигналы в соответствии с заложенной программой для изменения параметров регулятора. Поэтому пассивные программные СНС в литературе часто называют системами с разомкнутым циклом самонастройки.

Положительными сторонами пассивных СНС являются простота реализации контура самонастройки и высокое быстродействие при перенастройке параметров. Однако, такие системы не обеспечивают контролируемого изменения параметров, а также качество настройки зависит от правильности программы, априорно заложенной в управляющее устройство.

8.2. Поисковые и аналитические

самонастраивающиеся системы

Поисковыми СНС называют системы, обладающие свойствами выполнять автоматический поиск (самонастройку) экстремума величины, характеризующей критерий качества управления при произвольном изменении внешних условий работы. Чаще всего поиск осуществляется в целях отыскания некоторого параметра (или нескольких параметров) УУ, которые обеспечивали бы экстремальное значение показателя качества управления. В большинстве систем показателем качества выступает выходная координата САУ. Изменение показателя качества вызывает непрерывный поиск параметров, при которых показатель качества приобретает экстремальное значение.

Для обеспечения самонастройки в поисковую СНС обычно входят:

- датчик показателя экстремума, позволяющий получить характеристику – показатель качества (рис. 8.5) в функции изменяемых параметров;

- логическое устройство, обеспечивающее выработку управляющего сигнала, и ИУ для ввода сигнала на изменение параметра .

Сложность поисковых СНС повышается по мере увеличения числа варьируемых параметров , поскольку это вызывает усложнение логических устройств и возрастание числа исполнительных органов. По этой причине появление микропроцессорных устройств, реализующих программным путем алгоритмы самонастройки, позволило реализовать теоретические разработки в этом направлении.

Поисковые СНС имеют замкнутый контур самонастройки, часто называемый оптимизатором.

По характеру процесса поиска различают следующие экстремальные системы:

- с непосредственным дифференцированием;

- шагового типа;

- с использованием моделирующих сигналов;

- с запоминанием экстремума.

Рассмотрим принцип действия перечисленных поисковых СНС, полагая, что ОУ характеризуется показателем качества с одним экстремумом.

Функциональная схема поисковой СНС с непосредственным дифференцированием представлена на рис. 8.5.

Очевидно, что в точке экстремума , а знак производной определяет точку нахождения на экстремальной характеристике (рис. 8.6). Если , экстремум функции будет получен при увеличении параметра ; если , экстремум будет достигнут при уменьшении параметра . Поэтому, имея информацию о знаке можно организовать движение к точке, обеспечивающей получение экстремального показателя качества.

Система шагового типа представлена на рис. 8.7. В этих системах производится последовательное сравнение двух значений показателя качества y с целью определения крутизны характеристики . При этом скорость изменения y, в отличие от предыдущего способа, может быть получена в виде отношения дискретных приращений , определяющих наклон характеристики .

Процесс оптимизации – поиск экстремума – заключается в последовательном изменении характеристики и запоминании ее значения. В ЛУ запомненное значение сравнивается с предыдущим и определяется величина и знак разности . ИУ при подаче сигнала разности изменяет параметр на некоторый постоянный шаг. Направление движения ИУ зависит от знака . При отработке одного шага от до цикл повторяется от до и т.д. до тех пор, пока не будет достигнут экстремум показателя качества.

Система с использованием моделирующих сигналов показана на рис. 8.8. С помощью генератора синусоидальных колебаний ГК создается дополнительный непрерывный сигнал поиска . Этот сигнал преобразуется линейной частью объекта управления ЛЧО. Сигнал y подается на фильтр F, где выделяется периодическая составляющая основной частоты w сигнала поиска. В фазовом дискриминаторе ФД определяется сдвиг по фазе относительно сигнала, поступающего от ГК. Этот сигнал поступает в ЛУ, где формируется функция . ИУ в зависимости от знака фазы осуществляет движение к экстремальной точке.

Система с запоминанием экстремума работает по принципу сравнения текущего значения показателя качества y и его экстремального значения . Функциональная схема такой СНС показана на рис. 8.9.

Для определения экстремального значения показателя качества использовано устройство запоминания экстремума УЗЭ, в котором, кроме того, осуществляется сравнение сигналов y и , т.е. формируется значение Сигнал поступает на логическое устройство ЛУ, задача которого состоит в том, чтобы определить функцию . Когда разность достигнет некоторого уровня, определяемого порогом чувствительности, и изменит свой знак, включается в работу ИУ до тех пор, пока не будет найдено значение , соответствующее значению функции y вблизи экстремума.