Рассмотрение основных особенностей моделирования адаптивной системы автоматического управления, характеристика программ моделирования. Знакомство со способами построения адаптивной системы управления. Этапы расчета настроек ПИ-регулятора методом Куна.
Аннотация к работе
моделирование адаптивный автоматический управление Технический прогресс в развитии промышленности и исследовании космоса поставил задачу создания систем исключительно высокой точности и минимальной сложности. Такие автоматические системы должны без участия оператора находить условия высокоэффективного ведения процесса в данной обстановке. В связи с этим дальнейшее развитие теории и практики автоматического управления связано с выявлением предельных возможностей систем и построением систем, наилучших по какому-либо технико-экономическому показателю. В последние годы в значительной степени увеличился интерес к адаптивным принципам управления различными системами. Необходимость изучения и разработки подобных принципов в настоящее время ощущается во многих сферах приложения идей и методов кибернетики. Особенно интенсивно принципы адаптации разрабатываются для применения в системах автоматического управления различными объектами с заранее неизвестными и изменяющимися с течением времени характеристиками [13]. Термин «адаптация» широко применяется в биологии; обычно он обозначает процессы, обеспечивающие удержание существенных переменных (определяющих нормальное функционирование организма) в требуемых физиологических пределах при изменении окружающей среды [4]. В технических и некоторых других системах управления применения методов адаптации часто связано со стремлением получить оптимальное в каком-либо смысле управление при неизвестных или изменяющихся случайным образом характеристиках управляемого процесса. Поэтому в дальнейшем под адаптацией будем понимать процесс изменения величин параметров, структуры систем, а в некоторых случаях и управляющих воздействий на основе информации, получаемой во время управления с целью достижения определенного, обычно оптимального, качества управления, при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы. 1. Априорная информация служит основным признаком для деления автоматических систем на несколько крупных классов, определяющих «верхние этажи» классификационной таблицы (рис. 1.1). Адаптивные системы управления в зависимости от объема априорной информации, необходимой для их построения, могут быть разделены на два типа систем: самонастраивающиеся системы и самоорганизующиеся системы. В самонастраивающихся системах для обеспечения заданного значения критерия качества управления достаточно изменения лишь параметров управляющих воздействий. Для самоорганизующихся систем требуется меньший объем априорной информации и вследствие этого для достижения заданной цели управления оказывается необходимым изменение не только параметров управляющего устройства, но и его структуры. Поисковой (экстремальной) называют систему, в которой изменение параметров управляющего устройства производится в результате поиска условий экстремума заданного критерия качества. По существу поисковые самонастраивающиеся системы являются технической реализацией метода «проб и ошибок», широко применяемого в процессах управления, протекающих в живых организмах и в некоторых других системах управления. Рис. 1.1. С точки зрения необходимого объема априорной информации обычные беспоисковые самонастраивающиеся системы представляют собой наиболее простой класс адаптивных систем, так как они требуют большего объема априорной информации, чем, например, поисковые самонастраивающиеся системы. Как правило, беспоисковый принцип адаптации применяется для поддержания оптимальных или заданных динамических свойств систем управления, когда изменяются характеристики управляемого объекта, управляющего сигнала или внешних возмущений. Поисковый принцип адаптации используется главным образом для поддержания оптимального значения величины, определяющей экстремум критерия установки, т.е. целью поисковой системы управления является обычно оптимизация статического режима работы системы регулирования. Указанное обстоятельство определяется тем, что осуществление поиска на объекте иногда является недопустимым по ряду причин: нарушается нормальный режим работы объекта, ускоряется износ оборудования и т.д. Одним из перспективных способов беспоискового экстремального управления сложными производственными процессами является применение принципа обучения автоматической системы в процессе нормальной эксплуатации. Поэтому в качестве основного классификационного признака для беспоисковых самонастраивающихся систем, так же как и для обычных систем управления, принято функциональное назначение системы, связанное с характером управляющего сигнала. Самонастраивающиеся следящие системы, у которых управляющее воздействие является случайной функцией времени. Если целью применения самонастройки в следящей системе является получение максимальной точности при изменении характеристик управляющего сигнала, то такие системы называются системами с самонастройкой по входному сигналу. 3. Самонастраивающиеся системы программного регулирования, у которых управляющее воздействие представляет заранее известную функцию времени; целью самонастройки в подобных сист