Адаптивные системы управления
Состав адаптивных СУ определяется принятым алгоритмом адаптации, наиболее распространенными из которых являются: адаптация по эталонной модели и адаптация по возмущениям.
Структурная схема СУ с адаптацией по эталонной модели приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема СУ с адаптацией по эталонной модели
СУ с таким алгоритмом адаптации действует следующим образом. По заданной технологической операции планируется движение манипулятора (задание траектории). Далее рассчитанное выражение используется для управления манипулятором М (формирование воздействий). Параллельно траектория обрабатывается математической моделью «манипулятор + система управления» (модель). Результаты исполнения движения реальным манипулятором оцениваются датчиковой системой (измеритель), результаты этой оценки и результаты отработки данных модели поступают на устройство сравнения. Рассогласование с выхода устройства сравнения поступает на устройство вычисления корректирующих воздействий (механизм адаптации). Результаты определения корректирующих воздействий используются для изменения параметров контуров регулирования (настройка КП – коэффициентов передач). Данные настройки совмещаются с данными формирования воздействий.
В системе управления можно выделить следующие функциональные задачи для микропроцессорных средств:
I – программирование траекторий;
II – выработка регулирующих воздействий;
III – оценка качества управления;
IV – адаптация.
Данный алгоритм адаптации следует считать параметрическим, поскольку он компенсирует возмущение в виде отклонения параметров траектории и параметров РТК.
Рассмотрим теперь структуру системы с адаптацией по возмущению (рис. 4).
Рис. 4. Схема СУ с адаптацией по возмущению
При такой реализации адаптации начало этапа управления (планирование траектории и формирование регулирующих воздействий) аналогично рассмотренному выше. Оценка качества управления (III) выполняется как сравнение математического описания траектории с данными измерения реальной траектории, которая отличается от расчетной вследствие воздействия возмущения В. Рассогласование поступает в устройство определения причины возникновения рассогласования (оценка параметров V). В этом же устройстве анализируются данные о состоянии механизмов манипулятора. В результате совместной оценки совокупности параметров вырабатываются сигналы о направлении коррекции управляющих воздействий (либо изменением параметров РТК, либо изменением параметров управляющих сигналов). На следующем этапе (IV) на основе этой информации вычисляется корректирующее воздействие, которое через одношаговую систему управления передается на регулятор (сумматор в II). Выходные сигналы СУ учитываются и при оценке параметров.
Целевая функция адаптации по такой схеме – минимизация рассогласования на выходе III. По сравнению со схемой с эталонной моделью при адаптации по возмущениям выполняется еще одна функциональная задача – выявление причин рассогласования, т.е. идентификация причин возмущений.
В соответствии с вышеизложенными задачами адаптации система управления РТК содержит несколько функционально ориентированных микропроцессорных систем: МП-программатор (I), МП-регулятор (II), МП-эстиматор (III), МП-адаптатор (IV), МП-идентификатор (V).
В адаптивных системах используются принципы распараллеливания вычислений и присутствуют признаки децентрализации, поскольку каждый из функционально ориентированных МП решает самостоятельную задачу, данные которой в основном определяются задачами и средствами самого МП.