Обратиться к рисунку и показать два типа воздействий на регулятор со стороны контура адаптации

В самоорганизующихся системах в процессе нормальной работы происходит формирование алгоритма управления, т.е. определяются структура и параметры основного регулятора, обеспечивающие требуемое качество управления в основном контуре.

С точки зрения структуры оба типа систем могут быть иллюстрированы рис. 1.3. Только для СНС связь с адаптером меняет только коэффициенты регулятора, а для СОС та же связь может менять и структуру регулятора.

 

Примером простейшей самоорганизующейся системы является система с переключаемыми корректирующими устройствами (рис.1.5).

 

Рис. 1.5. Блок-схема адаптивной самоорганизующейся системы

 

Изменяемая часть основного регулятора представляет собой набор корректирующих устройств с передаточными функциями , которые включаются в основной контур или отключаются от него при помощи исполнительных реле Ирi. Блок адаптации производит выбор определенного корректирующего устройства или комбинации корректирующих устройств, при которых обеспечивается требуемое качество управления.

Возможность дополнительного изменения структуры основного регулятора позволяет по сравнению с СНС существенно расширить диапазоны изменения параметров и характеристик внешних воздействий, при которых система сохраняет требуемые показатели качества управления.

В самообучающихся системах адаптация осуществляется за счет постепенного накапливания, запоминания и анализа информации о поведении системы и изменения законов ее функционирования в зависимости от приобретенного опыта. Фактически, это то, что сейчас называют системами с искусственным интеллектом. Они могут, например, включать регуляторы на базе нейронных сетей или что-то подобное.

 

По способу изучения объекта системы делятся на

● поисковые

● беспоисковые. (аналитические)

Поисковые системы реализуют специальный алгоритм поиска наилучшего или удовлетворительного решения. Т.е. формируется показатель качества, имеющий экстремум в области изменений варьируемого параметра, и осуществляется поиск в этой области. В таких системах для определения управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется поисковый сигнал.

Для поисковых систем требуется малый объем предварительной информации, но приходится измерять много параметров; последнее является существенным недостатком; другой недостаток - значительное время для осуществления алгоритма поиска, а также наличие дополнительного поискового сигнала, который является для системы возмущением.

Иллюстрацией могут служить действия человека, который с закрытыми глазами пытается отыскать предмет на столе (а лучше, самое теплое место). Ему приходится делать много поисковых движений с целью получения дополнительной информации и, возможно, потратить на это значительное время. Но, если объект на столе есть, он будет найден.

Экстремальные системы могут строиться как поисковые, так и как беспоисковые.

Беспоисковой или аналитической называют такую систему, в которой контролируемые изменения параметров управляющего устройства производятся при помощи вычислений, не требующих поиска, в результате анализа текущих внешних и внутренних условий ее работы.

Таким образом, беспоисковым системамсвойственны автоматическое определение характеристик управляемого объекта и формирование воздействия на объект с учетом этих характеристик.

Здесь возникает проблема идентификации, т.е. определения динамических характеристик объекта. Характеристиками динамических свойств объекта могут быть, например, переходная, импульсная и частотная характеристики, передаточная функция. На практике обычно измеряются только некоторые, наиболее существенные параметры характеристик объекта. Например, длительность переходного процесса и перерегулирование. Полученные в результате измерений динамические характеристики или параметры используются для создания сигнала, воздействующего на объект. Этот сигнал применяется для поднастройки основного регулятора или перерабатывается непосредственно в управляющий сигнал.

Беспоисковые системы нашли более широкое применение, хотя эффективность их значительно ниже, чем поисковых.

 

Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки параметров регулятора делятся на

● системы с идентификатором, наиболее распространенным вариантом которых являются системы с настраиваемой моделью (НМ);

● системы без идентификатора, среди которых наиболее популярны системы с эталонной моделью (ЭМ).

 

Адаптивные системы с идентификатором делятся по способу управления на

● Системы прямого управления;

● Системы косвенного (непрямого) управления

 

При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после чего на основании полученных оценок определяются требуемые значения параметров регулятора и производится их подстройка.

При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта.

 

По способу достижения эффекта самонастройки адаптивные системы делятся на

● системы с сигнальной (пассивной) адаптацией,

● системы с параметрической (активной) адаптацией.

 

В системах с параметрической адаптацией эффект самонастройки достигается за счет изменения параметров управляющего устройства

В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов.

Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации, называют комбинированными.

 

По характеру требований к критерию качества, характеризующего работу основного контура, адаптивные системы делятся на:

● АС со стабилизацией качества управления;

● АС с оптимизацией качества управления.

 

В системах первого типа критерий качества управления в основном контуре удерживается на определенном уровне , или в определенном диапазоне . Следовательно, в этих АС контур адаптации представляет собой систему стабилизации, работающую по принципу отклонения текущего значения от требуемого значения.

Требуемое значение критерия качества задается в явном или неявном виде. Явное задание необходимо в адаптивных системах прямого действия, в которых вычисляется текущее значение критерия J. В адаптивных системах с эталонной моделью, которые относятся к системам со стабилизацией качества управления, требуемое значение критерия качества задается эталонной моделью. В адаптивных системах с идентификатором требуемое значение J учитывается в алгоритме расчета параметров основного регулятора.

В адаптивных системах второго типа осуществляется поиск и поддержание оптимального качества процесса управления в основном контуре. Предположим, что зависимость критерия качества J от параметров регулятора имеет экстремальный характер. Минимальное (или максимальное) значение J в текущий момент достигается при значениях . Причем заранее это не известно. Тогда задача контура адаптации состоит в том, чтобы в результате его работы были установлены значения коэффициентов регулятора. Вследствие изменения параметров объекта зависимость в пространстве параметров изменяется, при этом изменяются и оптимальные значения . Контур адаптации должен следить за перемещениями экстремальной точки, соответствующим образом изменяя .

 

По характеру работы контура адаптации АС делятся на три вида:

● С постоянно работающим контуром адаптации;

● С периодически работающим контуром адаптации;

● С контуром адаптации работающим однократно.

 

Постоянная работа контура адаптации применяется в тех случаях, когда параметры объекта и характеристики внешних воздействий изменяются во времени достаточно быстро и необходима постоянная подстройка параметров регулятора.

Периодическая работа контура адаптации возможна, если параметры объекта и характеристики внешних воздействий изменяются во времени сравнительно медленно, вследствие чего допустимо временное отключение контура адаптации.

Третий тип адаптации применяется тогда, когда параметры объекта и характеристики внешних воздействий не изменяются во времени, но они заранее не известны.

По исходному фактору, обусловливающему применение элементов самонастройки, можно выделить системы, настраивающиеся по:

● сигналам внешних воздействий;

● динамическим характеристикам объекта;

● комбинированные.

 

Есть и иные принципы классификации. Например, замкнутые и разомкнутые и т.д.

 

 

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ