Г. К. Шадрин, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.
г. Усть-Каменогорск
Shadrin G. K., Cand. of Eng. Sc., Senior Research Officer, Eastern Mining and Metallurgical
Ust-Kamenogorsk, 070010
Получен новый алгоритм управления многоканальным нелинейным нестационарным объектом управления, удобный для практического использования. Идейной основой построения алгоритма является компенсация внешних аддитивных воздействий на переменные состояния и выходные переменные объекта с точностью до фильтров-эталонов посредством обратной модели этого объекта. Недоступные для наблюдения воздействия оцениваются по рассогласованию соответствующих переменных объекта и обратной модели. Фильтры-эталоны вводятся в цепи внешних воздействий для возможности реализации алгоритма управления. Объект представлен системой обыкновенных дифференциальных уравнений в нормальной форме с одинаковым числом выходных переменных и управляющих воздействий. Введены определения обратной модели и фильтров-эталонов по каналам отработки заданий и компенсации возмущений. Обратная модель физически нереализуема и является промежуточной конструкцией для синтеза алгоритма управления. Представлены функциональные алгебраические уравнения, решением которых определяются обратная модель и фильтры-эталоны, причем для фильтров-эталонов остается некоторая свобода выбора динамических свойств системы управления. Составлена структура системы управления, работающая по принципу компенсации, в которой для оценки возмущений используются выходные переменные и переменные состояния объекта. В итоге в системе появляется обратная связь, которая изначально не постулировалась, но явилась результатом оценки и компенсации возмущений с точностью до фильтров-эталонов. Такой подход позволил определить структуру и параметры управляющего устройства аналитическим методом по физически наглядным исходным данным. Получены уравнения алгоритма управления и переходных процессов в замкнутой системе управления. Следствием компенсации и фильтрации возмущающих воздействий на переменные состояния является коррекция собственной динамики объекта управления. Приводится пошаговая процедура синтеза предлагаемого алгоритма, не требующая преобразований и решения исходных дифференциальных уравнений объекта. На примерах показана эффективность предлагаемого алгоритма. Модельными исследованиями выявлено слабое влияние отклонений параметров объекта от своих расчетных значений на переходные процессы в системах управления.
A new control algorithm for nonlinear, non-stationary multichannel plant, convenient for practical use, is obtained. The ideological basis of the algorithm construction is the compensation of external additive influences on the state variables and output variables of the plant with the accuracy of etalon filters by means of the inverse model of this plant. Unobservable perturbations are evaluated by the mismatch between the corresponding plant variables and the inverse model. Controlled plant is represented as a system of ordinary differential equations in normal form with the same number of output variables and control actions. Functional algebraic equations are presented, solution of which yields the inverse model and the etalon filters. The solution leaves a certain freedom of choice of the etalon filters, which determine the dynamic properties of the control system. The structure of the control system is composed, according to the compensation principle in which the output and state variables of the plant are used for the perturbation estimation. As a result, there is a feedback in the system, which was not postulated initially, but was the result of evaluation and compensation of perturbations with the accuracy determined by the etalon filters. This approach made it possible to determine the structure and parameters of the controller by analytical method using physically obvious initial data. А consequence of the compensation and filtering of perturbations affecting the state variables is the correction of the plant’s own dynamics. The effectiveness of the proposed algorithm is shown by examples.с
The authors declare that there are no conflicts of interest present.