Бошқариш объектлари учун рақамли мосланувчан ростлагич Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

TEXNIKA FANLARI / TECHNICAL SCIENCE

УДК 62-503.57 Маллаев А.Р., Махмадиев Б.С., Хусанов С.Н. Ражабалиев Б.А.

БОШКАРИШ ОБЪЕКТЛАРИ УЧУН РАЦАМЛИ МОСЛАНУВЧАН РОСТЛАГИЧ

Маллаев А.Р. - "ТЖАваБ" кафедраси доценти; Махмадиев Б.С. - "ТЖАваБ" кафедраси доценти; Хусанов С.Н. -"ТЖАваБ" кафедраси катта укитувчиси (КдрМИИ); Ражабалиев Б.А.- 1-курс магистранти (ТДТУ)

В статье показана возможность создания цифрового адаптивного регулятора на базе цифрового оптимального регулятора. Так, как применение подобных регуляторов позволяет значительно улучшить качество переходных процессов в системах автоматического регулирования нестационарных объектов. Сделан вывод о целесообразности применении таких систем при регулировании технологических параметров нестационарных объектов а также при регулировании технологических параметров стационарных объектов.

Ключевые слова: Цифровое регулирование, регулятор динамических характеристик, качества регулирования, нестационарно регулирующий объект.

This article shows the possibility of creating a digital adaptive controller based on the digital optimal controller. So, as the use of such controllers can significantly improve the quality of transients in the automatic regulation systems of non-stationary objects.

It is concluded that, it is advisable to use such systems when controlling the technological parameters of non-stationary objects as well as when controlling the technological parameters of stationary objects.

Key words: Digital regulator, corrector of dynamic characteristics, quality of control, non-stationary object of control.

Кириш. XX асрнинг иккинчи ярмидан бошлаб электроника ва микроэлектроника сохдсида улкан узгаришлар руй берди. Микроконтроллерларни дунёга келиши эса, микропроцессорли техника ривожланишида янги эрани бошлаб берди. Айникса ATmel фирмасининг Atmega микроконтроллердан фойдаланиш жараёнларни автоматлаштиришда мух,им урин эгаллайди [3].

Х,озирги вактда автоматик ростлаш тизимларини амалга ошириш куп х,олларда микропроцессорли контроллерлари асосида амалга оширилмокда, бу мослашувчан ростлашни амалга оширишга имкон беради.

Адаптив бошкариш тизимларини ишлаб чикишдаги асосий масала бу адаптация принципини ва тизим структурасини танлаш хисобланади. Адаптав тизимлар таркибида куп ишлатиладиган ПИД-регуляторлар, максимал тезкорлик меъзони буйича оптимал бошкаришни таъминлай олмайди, шунга кура ракамли адаптив оптимал ростлагичларни яратиш долзарб масала хисобланади [1].

Асосий кисм. Фойдаланиладиган ростлагич псевдочизикли ростловчи курилма булиб, тебранишлар х,осил булганда узатиш канали коэффициентини узгартиришни амалга оширувчи бошкарув таъсирини шакллантиради.

Ракамли мослашувчан ростлагичли тизимнинг тузилишисхемаси 1-расмда келтирилган. ^уйидагича белгилашлар киритамиз: AK -ракамли мосланувчан ростлагич; OP -оптимал ростлагич; OY -бошкариш объекти; G- топширик таъсири; E -ростлаш хатолиги; E2 -ракамли мослашувчан ростлагичнинг чикиш сигнали; U-бошкарув таъсири; Y -бошкариш объектининг чикиш катталиги.

AK El OP и ОУ

1-расм. Ракамли мослашувчан ростлагичли автоматик ростлаш тизими(АРТ) тузилиши Бошкариш объекти учун куйидаги куринишдаги узатиш функцияси берилган булсин:

w (p) - a

p(p + b)'

бу ерда a ва b - узатиш функциясининг статик ва динамик хоссаларини аникловчи коэффициентлари. Максимал тезкорлик ва монотонли утиш жараёнларини таъминловчи, оптимал ростлагич куйидаги куринишдаги дискрет узатиш функциясига эга булади:

w (z )=,

1 + a1z

бу ерда, K0 = -

ah(l - B)

bi = - B;

а =

1 - B(l + bh)

B = e

-bh.

bh(\ - B) h-бошкариш такти.

MatLab мухитида АРТ устида олиб борилган тадкикотлар, бошкариш объекти параметрлари унча катта булмаган диапозонда узгарганда тизим ишга яроклилиги яхши эканлигини курсатди. Узгарувчи параметрли объект билан АРТни ишга яроклилигини таъминлаш учун, чизикли оптимал ростлагич псевдочизикли мослашувчан ростлагич билан тулдирилган. Улар биргаликда ростлашнинг ночизикли конунини амалга оширади [4].

2-расмда мослашувчан ростлагичнинг тузилиши схемаси келтирилган. куйидаги белгилашлардан фойдаланамиз: Sign -ишорани аниклаш блоки; W(z)- динамик звенони дискрет узатиш функцияси; МОД -модулни ажратиш блоки; БУ - купайтириш блоки; БАА-АРТни хатолар амплитудаси тахлили блоки; БКК-коэффициентларни тузатиш блоки; Е\-модулни ажратиш блокини чик;иш сигнали.

БАА БКК

Sign

W{z)

МОД

El

БУ

Е2

2-расм. Мослашувчан ростлагичнинг структурали тузилиши

Мосланувчан ростлагич [2] да тавсифланган фильтр асосида бажарилган бирок ушбу фильтрга амплитудали сусайишдан ташкари, кушимча равишда параметрик мослашаш хоссаси хам берилган. Параметрик мослашиш- дискрет узатувчи функцияли, чизикли динамик звенони статик коэффициентни узгартириш оркали амалга оширилади:

W (z ) =

K

_= IQ

1 -(1 - y)z-1 х (z)'

b

бу ерда К - узатиш коэффициенти, К < 1; у - бошкариш такти ва динамик звенони вакт доимийси билан аникланадиган коэффициент; X -кириш катталиги; У -чикиш катталиги.

Ушбу динамик звено, узатувчи функцияли, биринчи тартибли апериодик звено асосида

бажарилган паст частотали фильтрнинг узлуксиз вариантига мос келади:

* ^ ^

Тр + 1

Юкорида келтирилган у коэффициент куйидаги формула оркали аникланади:

T

Г =

T + T

бу ерда T0 -дискретлаш даври; T - вакт фильтри доимийси.

Мазкур ростлагич частотани ортиши билан фазани узгартирмасдан амплитудани пасайишини таъминлайди. 2-расмдан куринадики, кириш сигнали учта канал оркали утади. Пастки каналдан сигнал узгаришсиз утади, урта канал эса ишорани аниклаш блокидан, паст частотали фильтр ва модулни ажратиш блокидан ташкил топган. Юкори канал эса паст частотали фильтрни статик коэффициент х,осил килишини таъминлайди.

Ростлагич чикишидаги сигнал куйи ва юкори каналлар чикиш сигналлари купайтмасига тенг, яъни

E 2 = E ■ E1.

АРТда ростланувчи катталикда тебраниш х,осил булганда, ростлагичда автоматик равишда гармоник сигналнинг коэффициенти камайиши ёки амплитудали сусайиш содир булади. Бошкача суз билан айтганда, ростланувчи катталикни тебранишини босилиши содир булади. ^уйида узатиш функциясига эга булган бошкариш объекти билан утказилган АРТ тадкикотлари натижаси келтирилган булиб, унда бошкариш такти h = 0,05 секунд килиб танланган.

W (p) =

1

p(Р +1)'

Тадкикот килинаётган бошкарув объекти учун оптимал ростлашнинг дискрет узатиш функциясини куйидагича ифодалаш мумкин

W (z ) =

1 - 0.951z"

1 + 0.496z-1 '

Оптимал ростлагич утиш жараёни учун минималь вак;тни таъминлайди, 3-расм.

Г. н1 ]ё1 I

О 5 10 13 20

3-расм. Зинали таъсирга АРТ реакцияси

Бошкариш объектининг характеристикалари узгарганда, мазкур ростлагиш энди монотон утиш жараёнини таъминлай олмайди. АРТда утиш жараёни сифатини яхшилаш учун, тизимда тебранишлар юзага келганда бошкариш таъсирини шакиллантирувчи узатиш канали коэффициентини узгартиришни амалга оширувчи, кетма-кет ракамли мослашувчан ростлагич киритилади.

4-расмда АРТни бирлик зинали таъсирга реакциясини характерловчи эгри чизик келтирилган. Мазкур бошкариш объектининг узатиш функцияси куйидаги куринишга эга

*(Р)=рР+1 ■

4-расмдаги 1-эгри чизик оптимал ростлагичли АРТга мос келади, 2-эгри чизик эса юкорида тавсифланган оптимал ростлагичли АРТга мос келади.

АРТ тадкикотлари узатиш фильтрини статик коэффициентини узгартириш оркали, АРТда утиш жараёнлари сифатини сезиларли оширишини курсатади. Буни амалга ошириш учун юкори каналдан фойдаланилади.

Р. кПа

1.2

0.8 0.6 0.4 0.2

1 ■ ..... ..... ........ ..

1 :

2\ .........! л____L

/ 1 ! Г 1

/ / Т......jZT

/ Т |

■ 1 1 ! 1 1 . 1

'•с о 2 4 (> ¥ 10 12 14 Л с

4-расм. Зинали таъсирга АРТ реакцияси

БАА блокда хатоликни тебраниш амплитудаси аникланади. Агар амплитуда белгиланган чегарадан ошиб кетса, амплитуда чегаравий кийматдан кичик булмагунча узатиш фильтри статик коэффициентининг камайиши руй беради. Статик коэффициентининг камайиши БКК блоки томонидан амалга оширилади.

Бошкариш объекларини куйида келтирилган узатиш функциялари оркали тадкик килиш х,ам таклиф килинаётган ракамли мослашувчан ростлагични самарали эканлигини курсатди:

W(Р) = (-¥-¡Л ва W(p) =

(p + a)(p + b) (p + a)2

Бундай ростлагичларни куллаш ностационар объектли автоматик ростлаш тизимларида утиш жараёнлари сифатини жиддий равишда ошириш имконини беради.

Хулоса. АРТ устида утказилган тадкикот натижалари, бундай тизимларни ностационар объектлар параметрларини ростлашда, шунингдек галаёнли сигнал кирадиган объектларни параметрларини ростлашда куллаш максадга мувофиклигини курсатди. Яъни АРТда рухсат этилган катталикдан ошиб кетадиган амплитудали ростланадиган катталик тебранишини АРТда руй беришига олиб келувчи галаёнли сигнал кирадиган объектларни параметрларини ростлашда куллаш максадга мувофик эканлигини курсатди.

АДАБИЁТЛАР

1. Гостев В.И. Системы управления с цифровыми регуляторами. Справочник. - Киев: Техника, 1990. - 280 с.

2. Скороспешкин М.В. Цифровой адаптивный регулятор.- Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. -150 с.

3. Петин В. А. Проекты с использованием контроллера Arduino. — СПб.: БХВ-Петербург, 2014. — 400 с.

4. Рахматов Х.Б., М.Дж.Сафаров, А.Р.Маллаев Метрология в современной аналитической химии. Карши.:Насаф, 2019. -96с .