3.5.4.2. Системы связанного регулирования (автономные аср)

В системах связанного регулирования применяются дополнительные информационные каналы, благодаря которым внутренние перекрестные связи компенсируются внешними устройствами. Основой построения систем связанного регулирования является принцип автономности. Требование автономности формулируется следующим образом: «путем введения дополнительных внешних связей между РО и соответствующей настройкой этих связей добиваются, чтобы регулирующее воздействие каждого регулятора оказывало влияние только на свою регулирующую величину и практически не влияло на остальные величины». В результате, объект с несколькими взаимно зависимыми регулируемыми величинами искусственно превращается в объект с независимыми (автономными, сепаратными) друг от друга регулируемыми величинами.

Если подобную задачу удается решить, то дальнейший расчет системы не представляет затруднений.

Введем внешнее корректирующее устройство 

Если выполняется равенство

и , то , а регулируемый объект можно формально рассматривать как состоящий из двух совершенно независимых регулирующих участков с регулирующими воздействиями и .

Полученное условие эквивалентно условию абсолютной инвариантности. Расчет системы проводим по аналогии с расчетом инвариантной системы:

1) определяются настроечные параметры 1-го и 2-го регулятора, обеспечивающие заданный запас устойчивости и, например, условие minmax; в результате находятся _рез контуров регулирования;

2) определяются параметры дополнительной корректирующей связи

.

Т. к. во всем диапазоне частот выполнение равенства не удается, то решается задача только ₀ = 0 и  = _рез (2 – го контура).

Для данного объекта ККС = 0, т. к. отсутствуют вторая перекрестная связь.

Конструктивно дополнительная корректирующая связь может быть реализована и другими способами: выход корректирующего устройства подается на вход регулятору

или на корректирующее устройство поступает сигнал по рассогласованию .

Рассмотрим объект управления с перекрестными связями по обоим каналам. Структурная схема система управления в этом случае имеет следующий вид:

Так как объект управления включает взаимно связанные регулируемые величины, то появляется W₁₂(s), для компенсации влияния которой, вводим W_Д12(s).

Расчет системы и выбор динамических связей проводится аналогично предыдущему случаю:

1) определяются настроечные параметры 1-го и 2-го регулятора, обеспечивающие заданный запас устойчивости и условие minmax; в результате находятся _рез контуров регулирования;

2) находятся параметры и настройки дополнительных корректирующих связей и , обеспечивающих принцип автономности (инвариантности) на частотах ₀ = 0 и  = _рез (1 и 2 – го контуров).

Характерная особенность систем управления объектов со взаимносвязными регулируемыми величинами – появление дополнительных замкнутых на себя контуров преобразования сигнала. Система будет неустойчива, если хотя бы один из контуров будет неустойчивым. В рассматриваем случае, появился контур с положительной обратной связью.

При автоматизации сложных ТОУ приходится оценивать интенсивность взаимодействия подсистем. Оценка интенсивности взаимодействия подсистем позволяет систематизировать процедуру синтеза многосвязных АТК.

В результате анализа могут возникнуть следующие ситуации:

1). Для каждой управляемой выходной величины однозначно выбран управляющий параметр, матричная передаточная функция ТОУ диагональная либо квазидиагональная. матрица. В этом случае задача автоматизации решается с помощью набора автономных одноконтурных систем. Выбор управляющих воздействий, как правило, производится на основе анализа функции чувствительности: ∂y_i/∂μ_i = max. Необходимо учитывать динамические характеристики каналов передачи воздействия: инерционность каналов должна быть минимальной.

2). Матричная передаточная функция не сводится к квазидиагональной. Система автоматизации – многосвязная система управления. Анализ системы в статике возможен с применением метода Бристоля, а синтез – методом Вавилова - Имаева.

3). Для каждого выхода нельзя однозначно выбрать управляющий вход или количество переменных управления не совпадает с количеством выходов. Решение задачи автоматизации выполняют ситуационные системы управления, в основе построения которых логические алгоритмы, в том числе алгоритмы искусственного интеллекта.