Выбор критерия самонастройки и принципа построения контура самонастройки

Критерий самонастройки определяется:

1. причинами, обусловившими самонастройку;

2. типом критерия первичной оптимизации (т.е. критерия, с помощью которого оптимизировались параметры основного контура).

Если основной контур синтезировался как статистически оптимальная (стохастическая) система, то его передаточная функция выбиралась исходя из свойств входного сигнала таким образом, чтобы обеспечить минимум среднего квадрата ошибки . Целью СНС при изменении характеристик входного случайного сигнала (с наложенной на него помехой ) является организация такого изменения передаточной функции системы, которое в новых условиях функционирования обеспечит минимум среднего квадрата ошибки . Таким образом, при функционировании СНС применяется уже в качестве критерия самонастройки. На рис.2 приведена структурная схема СНС, реализующая

этот критерий.

Подобные СНС строятся в тех случаях, когда статистические характеристики входного сигнала подвержены изменениям.

На рис.3: УСН – устройство самонастройки, , - помехи; , y(t) – соответственно входной и выходной сигналы.

Если основной контур синтезировался из условия получения оптимального быстродействия или оптимальной точности при детерминированных полезных сигналах , то целью СНС является стабилизация передаточной функции основного контура.

Изменения состояния системы измеряются с помощью специального анализатора характеристик или с помощью эталонной модели: при изменении характеристик объекта переменные состояния процесса отклоняются от оптимальных , заданных специальной моделью.

Рассмотрим структурные схемы СНС, позволяющих реализовать описанные принципы стабилизации передаточной функции.

Структурная схема СНС с анализатором характеристик (АХ) приведена на рис.3.

Критерием самонастройки является минимум отклонений динамических характеристик от эталонных, являющихся оптимальными. Пусть в качестве такой характеристики принята переходная импульсная (весовая) функция . Для объектов второго порядка имеет вид рис.4.

Ясно, что с изменением будет меняться и функционал

, где соответственно площади положительных и отрицательных «полуволн» функции . Коэффициент выбирается так, что при , где - оптимальная весовая

функция, . Анализатор характеристик вычисляет значение и при его отличии от нуля подает соответствующий сигнал на устройство самонастройки (УСН).Работа анализатора характеристики основана на том, что на вход объекта подается сигнал h(t) типа «белого шума». Доказано (см. формулу (9.51)), сто при входном сигнале типа «белого шума» весовая характеристика связана с ковариационной функцией формулой: , где - интенсивность «белого шума», - взаимная ковариационная функция y(t), h(t).

Структура анализатора характеристики приведена на рис. 5 (ГБШ – генератор «белого шума»; ВН – взаимный коррелятор, вычисляющий ; ВУ – вычислительное устройство, определяющее величину функционала качества ).

Структурная схема СНС с эталонной моделью приведена на рис. 6. Эталонная модель (М) задает при данном входном воздействии «идеальный» вектор состояния , идентификатор (И) определяет реальный вектор состояния , характеризующий существующее состояние системы. Устройство сравнения , . В качестве критерия самонастройки принимают критерий вида

, (11.16)

где - вектор рассогласования, определяемый векторами состояния модели и системы . Q – диагональная матрица коэффициентов: . При контроле только координаты y(t) в качестве критерия самонастройки можно принять квадратичный функционал от ошибки , (11.17)

где , - выходные сигналы, соответственно, модели и системы, или квадратичную функцию от и ее производных

(11.18)

где - постоянные коэффициенты.