25. Основные понятия о робастных системах и адаптивном управлении

Робастные (robust – крепкие, сильные) системы являются одним из методов синтеза систем, не являющихся адаптивными, но обеспечивающих приемлемое качество работы, при изменении статических характеристик, воздействующих в широком диапазоне и возможно при нестабильности параметров ОУ.

Робастность свойств системы. Представляет собой способ­ность системы сохранять свои основные свойства (устойчивость и точность) в условиях достаточно больших возмущений (не­предвиденных изменений параметров и структуры системы, сиг­нальных помех).

Робастность функции системы. Функция системы, описываю­щая ее динамические свойства (передаточная функция, векторы выхода или состояния системы, реакция на единичное возмуще­ние), называется робастной по отношению к данному классу возмущений, если, несмотря на эти возмущения, эта функция продолжает оставаться в заданном интервале допуском.

Робастное регулирование. Регулятор называется робастным, если, несмотря на упомянутые возмущения, он обеспечивает выполнение заданных функций.

Робастное регулирование имеет место как при ма­лых, так и при больших возмущениях, в то время как нечув­ствительное регулирование имеет место только при небольших возмущениях.

Адаптивные (самоустанавливающиеся, самоприспособляющиеся, самообучающиеся, самооптимизирующиеся и т.д.) системы представляют собой так называемую третью иерархию в автоматических системах. Это вытекает из распространённого классического толкования понятий управления и регулирования.

1 Управление - операции, реализуемые в разомкнутой системе

2 Регулирование – наличие ОС

3 Адаптивная система – система автоматизации, которая обладает свойством приспосабливаемости к непредсказуемым изменениям параметров и структуры автоматизируемого процесса, а так же характеристик его входных сигналов, и тем самым осуществляет выполнение заданных функций в соответствии с принятыми критериями качества. При этом эта приспособленность обеспечивается посредством целесообразного изменения параметров, структуры регулятора, а также введение в его тракт специальных компенсирующих сигналов. Основная задача адаптации – самопроизвольное обеспечение у системы автоматизации основополагающих свойств: устойчивость и качество.

в основной системе параметры настраиваются по результатам работы адаптирующего устройства.

Независимо от способа реализации операции адаптации, в них могут быть выделены три процедуры:

1. Идентификация

2. Принятие решений

3. Модифицирование

В зависимости от характера осуществления операции адаптации имеют место разомкнутые (системы адаптивной компенсации возмущений) и замкнутые адаптивные системы (системы адаптивного регулирования)

Сначала отметим, что определение робастности сразу не исключает возможности применения принципа адаптации. Ко­нечно, использование одного принципа адаптации имеет ряд недостатков:

1 - Функциональные возможности принципа адаптации осно­вываются на процедуре идентификации. Тем не менее они сво­дятся к нулю, если при хорошем соответствии между процес­сом и моделью имеют место возмущения в измерительных уст­ройствах.

2 - При быстро меняющихся возмущениях и большой неста­ционарности процесса возможна несходимость адаптации.

3 - То же может иметь место при возмущениях, имеющих большое, отличное от нуля среднее значение.

До настоящего времени не созданы достаточно универсаль­ные адаптивные системы. Причины этого:

-Сложная теория проектирования и анализа.

-Сильно ограничивающие предположения относительно подлежащей регулированию системы.

-Чувствительность адаптивного регулирующего контура.

Все это оказалось возможным из-за определенного несоот­ветствия между теорией и практикой. Некоторая возмож­ность уменьшить этот пробел состоит в том, чтобы все адаптив­ные алгоритмы сделать робастными.

При практическом применении адаптивные системы должны удовлетворительно функционировать во всем рабочем диапазо­не, несмотря на наличие возмущений или же нестационарность процесса.

Для обеспечения этого следует использовать как робастные методы идентификации, так и робастные алгоритмы регулиро­вания либо же сделать всю систему робастной. Про­ектирование робастных адаптивных систем в настоящее время представляет собой очень актуальную область исследований. Следует ожидать, что в этой области будут найдены качест­венно новые решения. В этой связи могут иметь значение и уже много раз упоминавшиеся адаптивные системы, основанные на иерархических структурах.