Адаптивные системы управления

Приспосабливающиеся (адаптивные) системы – системы, у которых управляющие параметры или алгоритмы управления адаптируются к возмущающим воздействиям с целью оптимального управления системой. В условиях, когда другие системы с заранее заданными входными параметрами и структурой не могут обеспечить требуемое управляющее воздействие из-за изменения динамических характеристик объекта управления, применяются адаптивные системы.

По способу управления адаптивные системы подразделяются на:

-самонастраивающиеся системы

-самоорганизующиеся системы

-самообучающиеся системы

Самонастраивающиеся системы – системы, желаемое управляющее воздействие которых достигается изменением параметров управляющего устройства в зависимости от данных о внешнем возмущении, данных о изменении динамических характеристик объекта управления в процессе управления.

Рис. 15. Структурная схема самонастраивающейся системы управления

УУ – управляющее устройство, ОУ – объект управления,

ДО – датчик отклонений

Датчик отклонений (ДО) вырабатывает сигнал, позволяющий определить изменение параметров соответствующего звена или внешнего возмущения и в соответствии с этим оптимизировать управляющее воздействие.

Экстремальные системы применяются для автоматического поиска экстремума управляемого параметра, и, в зависимости от изменения его положения, автоматически меняющие алгоритм действий.

Приспосабливающиеся системы в большинстве случаев являются оптимальными системами, т.к. в процессе работы находятся в автоматическом поиске оптимальных параметров. Существуют пассивные и активные методы адаптации систем.

При пассивном методе адаптации взаимосвязанность звеньев системы и ее настроек с меняющимися внешними возмущениями задается на основе аксиоматических данных и существующего опыта. В случае, если объект нестационарен и известны закономерности изменения величин его параметров, то возможно применение указанного метода.

Активный метод адаптации применяется в случае изменения параметров объекта по неустановленной закономерности, в виде изменения звеньев и их настроек в зависимости от текущих данных, поступающих в процессе управления.

В зависимости от применяемого метода адаптации самонастраивающиеся системы управления подразделяются на поисковые и беспоисковые.

Поисковые системы вносят пробное изменение в параметры управляющего устройства, контролируя при этом отклик системы на данное изменение. При улучшении управляющих параметров системы, система продолжает изменение параметров управляющего устройства в том же направлении, при ухудшении качества управления, система меняет направление изменения параметров.

Беспоисковые системы регулируют управляющие параметры на основе сравнения параметров заданной эталонной модели и фактических выходных параметров.

Самоорганизующиеся системы – системы, в которых изменяются управляющие параметры, структура системы (могут включаться дополнительные звенья) и могут изменятся параметры звеньев системы.

Самообучающиеся системы – системы, у которых могут изменяться управляющие параметры, структура и параметры самой системы, кроме того, данные системы способны улучшать качество управления на основании ранее полученного опыта, т.е. запоминать и изменять алгоритм своей работы в направлении улучшения качества.

Рис.16. Структурная схема беспоисковой системы.

УУ – управляющее устройство, ОУ – объект управления,

ЭМ – эталонная модель, АУМ – анализатор качества управления эталонной

Модели, АОК - анализатор основного контура системы,

СИУ – самонастраивающееся исполнительное устройство

По своим параметрам системы могут подразделяться на стационарные и нестационарные.

Принадлежность источника энергии, создающего управляющие воздействия, характеризует системы прямого и непрямого действия. В системах прямого действия объект управления использует свою энергию, в системах непрямого действия – энергию из другого источника.