Часть II Адаптивные системы автоматического управления. Глава I: Основные понятия адаптивных систем управления. § 1. Определение адаптивной системы управления. Функциональная блок-схема системы.

При разработке систем автоматического управления (САУ) для заданного объекта требуется априорная информация о математическом описании и о параметрах этого объекта управления (ОУ), а также о внешних воздействиях. Во многих случаях априорной информации бывает достаточно для синтеза САУ с требуемыми показателями качества процесса управления. Такие САУ называются обыкновенными. Параметры ОУ в обыкновенных САУ в процессе функционирования изменяются незначительно (или не изменяются), поэтому и качество управления отвечает необходимым условиям.

Вместе с тем в производственной и военно-технической деятельности человека возникают задачи управления такими сложными ОУ, для которых очень трудно или невозможно получить точное математическое описание и, более того, во многих случаях параметры этих объектов произвольно изменяются в процессе функционирования. Для таких объектов существует термин – неопределенный объект. Изменения параметров в неопределенном объекте (если происходят в достаточно большом диапазоне), могут привести к тому, что управляющее устройство, спроектированное на основании начальной информации, в новых условиях уже не обеспечит соответствие показателей качества заданным ограничениям. Чтобы ввести показатели качества в заданный диапазон, САУ в процессе функционирования должна реагировать на изменение свойств ОУ и внешних воздействий и на основании результатов обработки текущей информации приспосабливаться к новым условиям путем изменения структуры и параметров устройства управления (УУ) или некоторой его части так, чтобы показатели качества всегда находились в заданном диапазоне. Следовательно, САУ должна обеспечить необходимое управление в условиях априорной неопределенности на основе текущей информации о параметрах ОУ. Для этого САУ должна обладать свойствами самонастройки или адаптации.

САУ называется адаптивной (самонастраивающейся) (АдСУ), если она обладает свойством автоматически изменять в процессе работы параметры (структуру) регулятора или входного воздействия на основе информации, получаемой в процессе функционирования, с целью сохранения заданных показателей качества и эффективности управления при произвольно меняющихся характеристиках ОУ и внешних воздействий.

В общем случае базовая функциональная блок-схема АдСУ имеет два контура (рис.1.1). Основной контур (ОК) или контур регулирования состоит из объекта управления (ОУ) с параметрами , регулятора (Р) с параметрами и отрицательной обратной связи (ОС). Его назначение – обеспечить выполнение цели управления при надлежащей настройке регулятора.

Рис 1.1

Необходимую настройку вектора параметров регулятора обеспечивает контур адаптации на основании текущей информации о сигналах в системе ( , ,g) и информации о динамических свойствах ОУ (вектор ). Контур адаптации состоит из блока алгоритма адаптации (АА) и информационных (одинарные линии) и параметрических связей (двойная линия). Первоначальная настройка регулятора и выбор его структуры осуществляется на основе методов синтеза теории автоматического управления для базовых значений параметров ОУ с учетом цели управления. Следовательно, при проектировании ОК используется априорная информация.

В контур адаптации в процессе работы АдСУ поступает текущая информация о воздействиях (t) на входе ОУ, об изменении выходной переменной (t), а также информация о форме задающего воздействия g(t) и измеряемых внешних возмущениях. На основе этой текущей информации в блоке адаптации (АА) решается задача об изменении параметров регулятора таким образом, чтобы качество управления отвечало заданным показателям, т.е. решается задача самонастройки системы.