CC BY
1
Секция «Автоматика и электроника»
УДК 681.51
ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ
ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ
В. В. Устименко1, Л. А. Михайленко, В. А Мызникова, Ю. А. Мацкевич Научный руководитель - А. В. Чубарь
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
*zeya1998@mail.ru
В статье рассматривается целесообразность применения адаптивных регуляторов для нестационарных динамических объектов, таких как аэродинамические и космические аппараты, обладающих большим количеством быстроизменяющихся параметров в широком диапазоне.
Ключевые слова: адаптация, регулятор, синтез.
USING ADAPTIVE CONTROLLERS IN NON-STATIONARY DYNAMIC OBJECTS
V. V. Ustimenko1, L. A. Mikhaylenko, V. A. Myznikova, Y. A. Matskevich Scientific supervisor - A.V. Chubar
'Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation *zeya1998@mail.ru
The article considers the feasibility of using adaptive controllers for non-stationary dynamic objects, such as aerodynamic vehicles and spacecraft, which have a large number of rapidly changing parameters in a wide range.
Ключевые слова на английском языке: adaptation, controller, synthesis.
На протяжении нескольких десятилетий происходит усложнение технологических процессов и систем. К ним предъявляются более высокие требования к обеспечению необходимого запаса устойчивости и быстродействия. При решении задач повышения запаса устойчивости проектируемой системы необходимо попытаться рациональным образом определить параметры основных составляющих системы так, чтобы удовлетворить требованиям по качеству регулирования. Если в рамках имеющейся автоматической системы решить задачу поддержания требуемой точности, компенсирования внешнего возмущения, и при этом повышения запаса устойчивости и скорости регулирования невозможно, приходится идти на изменение структуры системы. В этом случае целесообразно ввести в систему средства, которые изменяют динамику всей автоматической системы в нужном направлении. Такие устройства получили название управляющих устройств или регуляторов.
На сегодняшний день существует множество нестационарных динамических объектов и систем управления, изменение параметров которых, происходят в широком диапазоне, с высоким уровнем интенсивности помех и возмущений. Например, аэродинамические или космические аппараты. Для таких систем рационально применение адаптивного управления, позволяющего при изменении параметров объекта (например, уменьшению массы летательного аппарата ввиду траты топлива) или внешних возмущений, действующих на объект управления (изменение параметров внешней среды и скорости полета), синтезировать
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
управляющее устройство и обеспечить тем самым высокую точность управления объектом [1]. Система управления в таком случае носит название адаптивной системы управления.
Задача синтеза сводится к следующим подзадачам:
- к задаче параметрического синтеза, суть которой определить наиболее оптимальные параметры управляющего устройства или самой системы, которая в данном случае носит название самонастраивающейся;
- к задаче структурного синтеза, заключающуюся в определении наиболее оптимальной структуры регулятора или самой системы, которая в данном случае носит название самоорганизующейся.
В задачах параметрического синтеза широкое распространение для поиска коэффициентов регулятора получили системы с эталонной моделью (ЭМ), содержащие в себе модель, обладающую требуемым качеством. Схема адаптивной системы с параллельным включением эталонной модели относительно адаптируемой системы [2] представлена на рис. 1.
Эталонная модель
Адаптивный механизм
Рис. 1. Адаптивная система с параллельным включением эталонной модели
Построение системы управления, выполняющей адаптивные функции, основано на оценивании текущих значений параметров или характеристик объекта и последующей подстройки параметров управляющего устройства системы. Одной из проблем, возникающих в процессе адаптации, можно назвать процесс оценивания (идентификации) параметров, которая должна происходить за ограниченный, стремящийся к минимуму, промежуток времени. Предъявляемому требованию отвечает беспоисковая адаптация, в которой используется некоторый контролируемый показатель качества управления. Благодаря автоматической настройке параметров этот показатель поддерживается в заданных пределах.
Самонастройка реализуется как специальной аппаратурой (в виде блоков самонастройки или самонастраивающихся экстремальных регуляторов), так и адаптивными алгоритмами. Придание алгоритмам управления свойств адаптации существенно расширяет возможности управления разнообразными процессами [3]. Внедрение самонастраивающихся систем позволяет приблизиться к оптимальным режимам функционирования объектов, сокращает время на испытания и наладку, снижает технологические требования на изготовление ряда узлов устройств управления, освобождает обслуживающий персонал от трудоёмких операций настройки. Практическое использование самонастраивающихся систем и алгоритмов — одна из характерных черт технического прогресса в области управления.
Секция «<Автоматика и электроника»)
Библиографические ссылки
1. Рутковский В.Ю., Глумов В.М. Особенности динамики адаптивной системы управления с нелинейной эталонной моделью // Автоматика и телемеханика. 2017. №4. С. 92-105.
2. Landau I.D. Adoptive Control: The model reference approach. // Control and System Theory. 1979. P. 406
3. Козлов Ю. М., Юсупов Р. М. Беспоисковые самонастраивающиеся системы. М.: Наука. 1969. С. 456.
© Устименко В. В., Михайленко Л. А., Мызникова В. А., Мацкевич Ю. А., 2021
