Самонастраивающееся управление

Самонастраивающееся управление относится к управлению с неизвестным изменением параметров.

Динамика многих процессов такова, что их параметры неизвестны, хотя и постоянны во времени. В других случаях параметры изменяются во времени очень медленно. Трубопроводные системы постепенно засоряются, и это влияет на расход и теплоотдачу. При управлении воздушно-топливной смесью в двигателе внутреннего сгорания чувствительность датчика меняется со временем непредсказуемым образом. В биологических ферментаторах или установках очистки сточных вод могут появиться новые организмы, изменяющие характер потребления кислорода.

Простые системы с динамикой низкого порядка легко управляются, если их параметры известны и постоянны. В большинстве подобных случаев достаточно использовать ПИД-регуляторы. Однако если параметры системы медленно изменяются во времени, качество управления при фиксированной настройке регулятора будет степенно снижаться. Одно из решений этой проблемы - автоматическая настройка параметров ПИД-регулятора с помощью так называемого автонастройщика (auto-tuner). Первоначальная настройка осуществляется оператором. Затем автонастройщик вносит небольшие возмущения в процесс для определения его динамики. Далее регулятор вычисляет параметры ПИД-управления по реакции системы, которые запоминаются и используются до тех пор, пока оператор не инициирует проведение новой настройки.

Следующий логический шаг - это непрерывное обновление параметров регулятора. Процедура непрерывной автоматической настройки параметров регулятора называется адаптивным управлением (adaptive control). Адаптивные регуляторы включают в себя две различные подсистемы, одну для оценки (estimation) и вторую для управления (control), как показано на рис. 8.5. Оценивающая часть регулятора непрерывно измеряет входной и выходной сигналы процесса. По этим данным алгоритм настройки вычисляет и обновляет параметры регулятора. В сущности, aдаптивный регулятор состоит из двух контуров управления - быстрого контура для непосредственного управления и более медленного, осуществляющего настройку параметров.

Рис 8.5. Основные элементы адаптивного регулятора

Существует несколько вариантов этой общей схемы, например выход процедуры оценки может непосредственно поступать на вход регулятора, минуя процедуру пересчета его параметров. Даже если основные алгоритмы достаточно просты с точки зрения программирования, адаптивное управление должно быть ограничено целым набором правил безопасности, позволяющих предотвратить его неправильное применение. Распространено совершенно необоснованное убеждение, что адаптивное управление является панацеей при решения сложных задач. Однако если адаптивное управление применять с осторожностью и пониманием, оно открывает широкие возможности. Управляющей частью адаптивного регулятора может быть обобщенный дискретный регулятор, рассмотренный в следующем разделе. Несколько типов адаптивных регуляторов выпускаются серийно.