Разработка и исследование адаптивной системы управления активной мощностью гидроагрегата ГЭС с поворотно-лопастной турбиной, страница 9

В системах адаптивного управления с регуляторами с известной структурой и оптимизируемыми параметрами, как и классических системах автоматического регулирования с ПИД-регуляторами, задают в явном виде требуемую (желаемую) закономерность изменения во времени выходных сигналов объекта управления  (командный сигнал). При синтезе системы управления применяют принцип обратной связи. Простейшей обратной связью является пропорциональная (П) обратная связь, при которой вектор управляющих воздействий  связан с вектором выходных сигналов объекта управления  пропорциональной зависимостью:

где  - сигнал рассогласования (невязка).

Однако системы управления с пропорциональной обратной связью (1.4.18) обладают статической погрешностью управления, поэтому в астатических системах управления применяют пропорционально-интегральную (ПИ) обратную связь

и пропорционально-интегрально-дифференциальную (ПИД) обратную связь

В классических линейных системах автоматического регулирования параметры ,  и  ПИД-регуляторов определяют по правилам настройки, базирующимся на теории устойчивости [36], [37]. Калман предло­жил концепцию системы (рис. 1.15), которая автоматически выполня­ла бы самонастройку в целях управления произвольным ди­намическим процессом [38].

Рис. 1.15. Адаптивная система управления с оптимальной настройкой

параметров регулятора

Исследования и разработки в области самонастраивающих­ся алгоритмов проводились по двум направлениям: распрост­ранение существующих схем управления на новые области при­менения и выдвижение новых подходов к задачам автомати­ческого регулирования, для которых уже применялись имею­щиеся виды контроллеров. Еще одной сферой исследований в этом направлении стали самонастраивающиеся ПИ- и ПИД-регуляторы (СНПИ- и СНПИД- регуляторы). Основная идея разработки контроллеров такого типа состоит в объединении возможностей самонастраивающихся контроллеров, способ­ных в оперативном режиме приспосабливаться к изменениям параметров объекта управления, и простоты структур ПИД-регуляторов. Известны СНПИД-регуляторы со многими переменными. Для многомерного случая имеются некоторые технические сложности, которые не возникают для регуляторов с одним входом и одним выходом. Например, для регуляторов со многими переменными соот­ношение "вход-выход" должно представляться в виде левого или правого дробно-матричного описания. В разработке СНПИ- и СНПИД-регуляторов со многими переменными имеются и другие проблемы, связанные с параметризацией, временны­ми задержками и устойчивостью [39] – [41].

Подход к оцениванию параметров передаточной функции по процессу и воздействию называют методом косвенной са­монастройки, или методом полной определенности. Приме­ром реализации метода такого типа может служить самонаст­раивающийся регулятор Острема и Виттенмарка [39]. Критерий оптимальности такого регулятора – минимизация дисперсии выходного про­цесса по всем моментам дискретного времени. Однако в этом методе не делается попыток оптимизации уставок, а также возможны чрезмерно большие величины управляющих воздействий. Другим недостатком данного метода является возможная неустойчивость замкнутого цикла из-за потери нулей процесса. Управление по критерию, предложенному Остремом, направлено только на стабилизацию выходного процесса вблизи нулевого значения при действии случайных возмущений. Однако во многих реальных ситуациях требуется поддержи­вать при случайных возмущениях выход системы на некотором постоянном уровне. В УОМД-регуляторе используется как стабилизация, так и серворегулирование [42]. Кроме того, УОМД-регулятор придает такой вес управляющему воздействию, что он препятствует появлению излишне больших значений этого воздействия при подавлении последствий от нулей, находя­щихся вне области устойчивости.