Адаптивный точный регулятор ЧАР-25

Общие сведения

Проблема, которую решает регулятор

Управление динамическими объектами (процессами) управления различной физической природы (в частности, теплосетевое хозяйство, энергетика, ядерные технологии и т.п.) осуществляется промышленными контроллерами. Алгоритм управления, реализуемый этими контроллерами (которые называются регуляторами), зависит от целей управления, свойств и параметров объекта и внешних возмущений, действующих на объект. Алгоритм управления, реализуемый контроллером, программируется на языках, поддерживаемых этим контроллером (Си, ST и т.д.) и потому далее регулятор- это программный продукт для соответствующего контроллера. Основным показателем работы регулятора является величина отклонения (ошибки) выхода объекта от заданного значения, например, температура теплосети, напряжение электрогенератора. Эти ошибки приводят к потере тепла и электроэнергии. При работе объекта его свойства и параметры изменяются из-за смены режимов его работы и поэтому необходимы адаптивные (самонастраивающиеся) алгоритмы регуляторы, которые приспосабливаются (адаптируются) к изменяющимся неизвестным параметрам объекта. Для объектов с малым запаздыванием ошибка регулирования может быть существенно уменьшена. Этот известный факт остается вне поля зрения практики, и поэтому для таких объектов часто используют ПИД-регуляторы, которые по своей природе не могут обеспечить высокую точность регулирования. Регуляторы, которые обеспечивают заданные допуска на ошибку регулирования после завершения процесса адаптации, называются далее точными регуляторами. Проблема, которую решает предлагаемый адаптивный точный регулятор ЧАР-25 это уменьшение ошибок регулирования при работе регулятора, что приведет к уменьшение потерь тепла, электроэнергии и т. д. в процессе регулирования с целью получения заданных значений температуры, напряжения и т. п.

Суть инновации

Процесс адаптации содержит две основные операции: идентификация (определение коэффициентов) объекта и синтез регулятора. Идентификация объекта затруднена колебаниями нагрузки объекта (резкие изменения температуры окружающей теплосеть среды, изменение числа потребителей электроэнергии), которые называются внешними возмущениями. В этих условиях необходимы специальные методы, учитывающие произвольные неизвестные внешние возмущения. Предлагаемые адаптивные регуляторы основаны на новом методе идентификации (конечно-частотная идентификация). Метод использует гармонический испытательный сигнал для уменьшения влияния внешних возмущений на результат идентификации. Амплитуды и частоты этого сигнала самонастраиваются так, чтобы он мало влиял на естественный выход объекта.

Преимущества и сравнение с конкурирующими решениями

Предлагаемый адаптивный регулятор ЧАР-25 не имеет аналогов ЧАР-25 – это первый адаптивный регулятор, обеспечивающий заданный допуск на ошибку регулирования при внешних возмущениях, предлагаемый для внедрения. ЧАР-25 обладает следующими свойствами: а) не требует знания коэффициентов передаточной функции объекта, и после подключения контроллера к объекту адаптируется к его параметрам, обеспечивая заданный допуск на ошибку регулирования; b) при медленном изменении коэффициентов объекта адаптируется к новым коэффициентам объекта; c) процесс адаптации протекает в условиях интенсивных внешних возмущений, действующих на объект.

Публикации

Резков И. Г. Адаптивный регулятор для многорежимного объекта // ж. "Автоматика и телемеханика", №5, 2013, стр. 35 - 58. (скачать)
Александров А. Г. Частотная адаптивная система управления. Патент на изобретение № 2413270, Опубликовано: 27.02.2011 (скачать)
Александров А.Г. , Д.Г.Кариков ЧАСТОТНЫЙ АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР ЧАР-21. Труды международной конференции "ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИСТЕМ И ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ",Москва,2006,ИПУ,CD-ROM,ISBN 5-201-14984-7,стр. 2361-2381. (скачать)
Александров А.Г. , Д.Г.Кариков, Курицина Е.Ю. Частотный адаптивный регулятор с заданным интервалом дискретности. Труды международной конференции ИДЕНТИФИКАЦИЯ СИСТЕМ И ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ",Москва,2007,ИПУ.CD-ROM,ISBN 5-201-14992-8,стр.655-668. (скачать)
Аlexandrov A.G., D.Khomutov Frequency adaptive controller: experimental investigation Proceedings of the Tenth IASTED International Conference May 26-28, 2008 Quebec City, Quebec, Canada, ISBN 978-0-88986-746-8.pp. 96-101. (скачать)
Александров А.Г. , Д.Г.Кариков , Д.А.Хомутов. Частотный адаптивный регулятор . Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения, УКИ'08, Материалы Российской конференции с международным участием, Москва 2008. Труды, Москва, 2008, стр. 88-89. (скачать)