Адаптивні системи управління

Конспект лекцій

Для студентів спеціальності “Системи управління та автоматики”

ЛЬВІВ 2007

ВСТУП

Розвиток теорії оптимального управління пов’язаний з ростом вимог до швидкодії і точності систем управління. Підвищення швидкодії можливе лише при правильному виборі та розділенні обмежених ресурсів управління, саме тому облік обмежень на управління став центральним моментом в теорії оптимального управління. З іншої сторони, необхідність побудови систем управління високої точності вимагає врахування при синтезі регуляторів взаємного впливу окремих частин (каналів) системи. Синтез такого типу складних багатомірних (багатозвязаних) систем також складає предмет теорії оптимального управління. На теперішній час побудована математична теорія оптимального управління, на основі якої розроблені способи побудови оптимальних по швидкодії систем управління а також конструювання оптимальних регуляторів. В названій теорії використовується варіаційне числення, теорія диференціальних рівнянь, теорія матриць. В розвиток теорії оптимального управління внесли великий вклад такі вчені: О.М. Колмогоров, Л.С. Понтрягін, Н. Вінер, Р. Белман, Р. Калман.

Розвиток теорії адаптивного управління викликаний наростаючою кількістю складних об’єктів управління різної фізичної природи, параметри яких не визначені. Причинами невизначеності можуть бути велика кількість режимів роботи об’єктів або неможливість їх експериментального дослідження з метою визначення параметрів без порушення технологічного процесу, а також стиснуті терміни проектування, які не допускають часових затрат на дослідження та розрахунки параметрів динамічної моделі об’єкту. Регулятор об’єкту з невизначеними і змінними параметрами повинен змінюватися (адаптуватися) так, щоб роботоздатність і точність системи залишалися незмінними.

Автор конспекту лекцій розглянув окремі питання в аспекті теорії та практики побудови оптимальних та адаптивних систем управління і буде вдячний за зауваження та пропозиції по змісту конспекту.

РОЗДІЛ 1

СИСТЕМИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛІННЯ

1.1. Загальні принципи побудови систем управління

1.1.1. Принципи управління

Систему автоматичного управління умовно можна зобразити з двох частин: з об’єкту управління (ОУ) і управляючого пристрою (УП).

Під об’єктом управління стосовно до інженерних задач розуміємо любий технічний пристрій, процесом на виході якого треба управляти.

Рис. 1.1 Загальна структура системи управління

Управляючий пристрій узагальнює всі елементи які входять в контур управління, які використовуються з метою організації процесу управління.

На вхід системи управління поступає задаючий вплив який визначає бажаний характер процесу управління . Управляючий пристрій на основі інформації про процеси та а також в деяких випадках на основі інформації про збурюючий вплив розраховує управляючий вплив з допомогою якого впливає на об’єкт управління з метою поставити процес в відповідність до задаючого впливу . В залежності від того, які величини контролюються, чи , системи управління поділяються на системи де реалізується принцип управління за відхиленням, збуренням та комбіновані.

Рис. 1.2. Структура системи в якій реалізується принцип управління за відхиленням

Рис. 1.3. Структура системи в якій реалізується принцип управління за збуренням

В системах яких реалізується комбінований принцип управління, на управляючий пристрій поступає інформація про величину збурення а також відхилення регульованої величини від заданого значення, що дозволяє покращати статичні та динамічні показники систем управління.