Оптимизация фильтров собственного движения самонастраивающейся САУ объектом технологического типа

Abstract

RU: Технологические процессы как объекты управления характеризуются существенным запаздыванием реакции управляемых переменных на управляющие воздействия и большим количеством изменяющихся факторов, влияющих на процесс, но практически недоступных для измерения. Эти особенности на практике часто приводят к существенному ухудшению работы систем управления с типовыми алгоритмами и усложняют построение самонастраивающихся систем управления для данного типа объектов. Факторы, в зависимости от последствий их проявления на объекте управления, подразделяют на неконтролируемые координатные и параметрические возмущения. В статье рассматривается случай, когда спектральный состав параметрических возмущений является существенно более низкочастотным по сравнению со спектральным составом координатных возмущений. Факторы, вызывающие высокочастоные изменения управляемых переменных, которые не могут буть скомпенсиваны управляющими воздействиями, рассматриваются как шумы. Для объектов технологического типа, у которых параметрические возмущения вызывают изменения коэффициента передачи, предложена структура самонастраивающейся системы автоматического управления. В отличие от многих известных, принцип ее работы предполагает пассивную идентификацию изменений коэффициента передачи в замкнутом контуре. Из общего движения замкнутой системы, которое возникает под влиянием координатных возмущений, с помощью полосовых фильтров выделяется составляющая собственного движения. По изменениям в спектре этой составляющей контур самонастройки определяет текущие значения коэффициента передачи объекта управления и изменяет коэффициент передачи регулятора системы стабилизации для сохранения устойчивой ее работы. Проведены компьютерные эксперименты по оценке влияния изменений спектрального состава координатных возмущений и шумов на качество самонастройки, показана возможность проведения оптимального параметрического синтеза системы, предложены рекомендации по приближенному определению параметров контура самонастройки. UK: Технологічні процеси як об’єкти керування характеризуються істотним запізненням реакції керованих змінних на керуючі впливи і великою кількістю мінливих факторів, які впливають на процес, але практично недоступні для виміру. Ці особливості на практиці часто приводять до істотного погіршення роботи систем керування з типовими алгоритмами й суттєво ускладнюють побудову самоналагоджувальних систем керування для даного типу об’єктів. Фактори, залежно від наслідків їх прояву на об’єкті керування, підрозділяють на неконтрольовані координатні й параметричні збурення. У статті розглядається випадок, коли спектральний склад параметричних збурень є суттєво більш низькочастотним у порівнянні зі спектральним складом координатних збурень. Фактори, що викликають высокочастні зміни керованих змінних, які не можуть бути скомпенсовані керуючими впливами, розглядаються як шуми. Для об’єктів технологічного типу, у яких параметричні збурення викликають зміни коефіцієнта передачі, запропонована структура самоналагоджувальної системи автоматичного керування. На відміну від багатьох відомих, принцип її роботи припускає пасивну ідентифікацію змін коефіцієнта передачі в замкнутому контурі. Із загального руху замкнутої системи, який виникає під впливом координатних збурень, за допомогою смугових фільтрів виділяється складова власного руху. По змінах у спектрі цієї складової контур самоналагодження визначає поточні значення коефіцієнта передачі об’єкта керування й змінює коефіцієнт передачі регулятора системи стабілізації для збереження стійкої її роботи. Проведені комп’ютерні експерименти по оцінці впливу змін спектрального складу координатних збурень і шумів на якість самоналагодження, показана можливість проведення оптимального параметричного синтезу системи, запропоновані рекомендації з наближеного визначення параметрів контуру самоналагодження. EN: Technological processes as control objects are characterized by substantial delay in controlled variables response to control action and considerable quantity of varying factors, which have influence on the process, but, practically, inaccessible for measurement. These specifics, in practice, often lead to substantial decrease in operation quality of the control system with typical algorithms and significantly make it harder to design and develop self-tuning control systems for these types of control objects. Factors, depending on the sequences of the impacts they have on the control object, are subdivided into non-controllable coordinate and parametric disturbances. In this article the case is considered, when spectral composition of parametric disturbances is substantially lower in frequency range in comparison to coordinate disturbances spectral composition. Factors, which cause high-frequency changes in controlled variables, which cannot be compensated by the control actions, are considered as noises. For control objects of technological type, in which transition coefficient changes under the influence of parametric disturbances, the structure of self-tuning automatic control system is proposed. Unlike many known, principle of its operation includes passive identification of the transition coefficient changes in the closed-loop circuit. From the overall movement of the closed-loop system, which arises under the influence of the coordinate disturbances, the part of the own motion of the system is being separated utilizing band pass filters. By detecting the changes in spectrum of this component, self-tuning loop determines current value of control object transition coefficient and changes the value of controller transition coefficient in the stabilization circuit for maintaining the stable operation of the system. Computer experiments for evaluation of how coordinate disturbances and noises spectral composition change influence the quality of self-tuning were carried out, the possibility of carrying out the optimal parametric synthesis of the system is shown, recommendations for approximate evaluation of the self-tuning loop parameters are proposed.