Системы оптимального управления, также как и экстремальные, предназначены для обеспечения экстремального значения показателя качества или эффективности технической системы. Но задача ставится и решается иными способами. В сложных динамических системах показатель эффективности зависит не только от текущих значений выходных переменных (как в экстремальном управлении), но и от характера их изменения в прошлом, настоящем и будущем, и выражается некоторым функционалом от выходных координат, их производных и времени. Нахождение оптимального уровня управления в таком случае возможно на основе использования математической модели динамической системы и решения задачи методами вариационного исчисления или математического программирования. В этой связи органической составной частью системы оптимального управления становится ЭВМ (рис. 1.8), в которую поступает следующая информация:
- о текущих значениях выходных переменных x(t), собираемая системой измерительных преобразователей (ИП);
- об управляющих воздействиях и(t), формируемых управляющим устройством (УУ) на основе команд, поступающих из ЭВМ;
- о внешних возмущающих воздействиях q(t).
Кроме того, в ЭВМ вводятся данные, характеризующие технические требования к процессу функционирования автоматической системы (в виде ограничений в форме равенств или неравенств, функционалов и др.) и граничные условия.
Рис. 1.8.
Принципиальным отличием системы оптимального управления от экстремальной является то, что для формирования алгоритма управления она использует математическую модель технической системы и не требует вмешательства в процесс ее функционирования для оценки эффективности управления.
Системы оптимального управления могут быть построены по любому из фундаментальных принципов и иметь как разомкнутую, так и замкнутую цепь воздействий.
Адаптивные системы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды и к своим внутренним изменениям, повышая эффективность функционирования. Если алгоритм управления при этом остается неизменным, показатели качества непременно ухудшаются. Поэтому адаптивные системы, анализируя изменения воздействий и характеристик процесса функционирования динамической системы, автоматически изменяют значения своих параметров таким образом, чтобы сохранить высокие значения показателей качества и эффективности. Адаптивные системы также называют самоприспосабливающимися.
Если адаптивная система способна изменять значения параметров, ее называют самонастраивающейся. При изменении структуры и алгоритма управления систему называют самоорганизующейся.
Обычно адаптивная система содержит устройство управления (УУ), реализующее один из фундаментальных принципов управления, и устройство адаптации (УА), взаимодействующее с устройством управления (рис. 1.9). Непосредственно управляет объектом устройство управления, а устройство адаптации предназначено для обеспечения его оптимальной настройки. Система автоматического управления в этом случае имеет два иерархических уровня.
Рис.1.9.
Устройство адаптации состоит из измерительных преобразователей (ИП), вычислительного устройства (ВУ) и блока настройки устройства управления (БНУУ). Последний на основании результатов оценки параметров объекта управления и внешней среды обеспечивает соответствующее изменение параметров устройства управления или его структуры и алгоритма управления. Устройство адаптации может выполняться с разомкнутым контуром воздействий, как показано на рисунке 1.9, или с замкнутым контуром. В последнем случае устройство адаптации образует цепь обратной связи и реагирует также на изменение управляемой переменной.
Функциональным элементом называется часть устройства автоматической системы, в которой происходят качественные или количественные преобразования физической величины.
На рисунке 1.10 приведена типовая функциональная схема САУ с одной управляемой переменной x(t). Она состоит из объекта управления и автоматического регулятора. Объект управления - основной элемент системы управления, т. е. система или устройство, заданный режим работы которых должен поддерживаться регулятором при помощи управляющих органов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.