Настройка и адаптация. Адаптивное управление, страница 2

Результаты, полученные в области управления нелинейны­ми системами [65, 94], стимулировали исследования по адаптивному управлению нелинейными объектами. Типичные результаты - адаптивное управление системами, линеаризуе­мыми обратной связью [72, 1 19, 135]. П.В. Кокотовичем и его коллегами предложена также новая схема обратного движения (backsteppin) [75,79]. Для адаптивного управления нелинейны­ми системами можно использовать нейронные сети. Вслед за возрождением интереса к последним в середине 80-х гг., появилось множество работ по этой тематике [60,89, 101, 104]. В области идентификации систем снова обратились к взаимодействию идентификации и управления [46]. Эти проблемы тесно св'язаны с адаптивным управлением. Достиг­нут также существенный прогресс в понимании свойств самонастройки адаптивных регуляторов.

Опубликовано множество обзорных статей и более 20 монографий по адаптивному управлению. Среди наиболее свежихследуетотметитьработы[4, 1 1, 14,28,31,33,34,43...45, 56,63,64,74,79,84, 101...103, 118, 134].

Первые промышленно выпускаемые адаптивные регу­ляторы появились в начале 80-х гг. С тех пор разработан широкий спектр изделий, реализующих адаптивные методы. Сейчас наиболее широко применяется автоматическая настройка обычных регуляторов. Адаптивные методы используют также в системах управления общего назначения, предназначенных для управления технологическими процес­сами или движением. Имеется также множество специальных систем в автомобилестроении, аэрокосмической технике, судостроении, бытовой электронике, медико-биологических системах. Существуют адаптивные системы, функционирую­щие без перерыва уже более 30 лет.

2. Методы адаптации

На рис. 1 изображена принципиальная схема адаптивной системы с двумя контурами. Внутренний - обыкновенный контур обратной связи, образованный объектом и регулято­ром. Для настройки параметров регулятора служит внешний адаптивный контур. Ключевой момент адаптивного управле­ния состоит в поиске механизма настройки параметров. Контур настройки нелинеен; одна нелинейность естественно возникает в результате умножения в связи с изменениями параметров, в механизмах адаптации есть и другие нелиней­ности.

2.1. Программное изменение коэффициентов усиления

В некоторых системах имеются вспомогательные перемен­ные, достаточно хорошо отражающие как динамику объекта, так и действующие на него помехи. Если эти переменные поддаются измерению, их можно использовать для изменения

параметров регулятора. Такой подход называют програм­мным изменением коэффициента усиления (gain scheduling), поскольку он первоначально использовался для приспосабли­вания к изменениям коэффициента усиления объекта. Систему с программным изменением коэффициента усиления можно рассматривать как систему управления с обратной связью, в которой коэффициенты усиления в контуре обратной связи настраиваются путем компенсации прямой связью. Ее можно трактовать и как адаптацию с разомкнутым контуром, поскольку в ней отсутствует обратная связь от качественного показателя замкнутой системы, которая компенсировала бы неправильную программу. Отметим, однако, что обратная связь имеет место в том смысле, что выход объекта нередко влияет на условия его функционирования.

Концепция программного изменения коэффициента усиления возникла в связи с развитием систем управления полетом. В этих задачах число Маха и динамическое давление измеряются бортовыми датчиками и используются в качестве переменных настройки. При управлении технологическими процессами производительность часто выбирают в качестве переменной настройки, т.е. постоянные времени и времена запаздываний обычно обратно пропорциональны производи­тельности. Вопрос о том, следует ли рассматривать систему с программным изменением коэффициента усиления как адаптивную или нет, спорный. Тем не менее это весьма полезный метод, позволяющий уменьшить влияние изменений параметров; его промышленное применение быстро расширя­ется. Удивительно, что теоретические исследования систем с программным изменением коэффициента усиления проведены лишь недавно [70, 87, 116, 122, 123].