14. Automatické regulátory. Klasifikace regulátorů podle druhu použité energie, zákonů regulace, charakteru regulačního dopadu. Rozsah, výhody a nevýhody.

Automatické regulátory.

Zařízení, s jehož pomocí řídicí systémy zajišťují automatické udržování technologické hodnoty kolem nastavené hodnoty, se nazývá automatický regulátor. Regulátor je jedním z prvků uzavřeného systému.

Vstup automatického regulátoru je napájen proudem y t a dáno a 3 kontrolovaná hodnota. Nesoulad mezi nimi y t-i 3 vede ke změně výstupní hodnoty regulátoru x p

Tato závislost v relativním vyjádření (at u = 0)

volala regulační zákon. Každý konkrétní regulátor má svůj vlastní regulační zákon.

Klasifikace regulátorů.

Přítomností vstupní energie Regulátory se dělí na ty, které nemají pomocný zdroj energie a ty, které jej mají. Regulátoři bez pomocného zdroje energie energie regulovaného média se využívá k pohybu regulačního tělesa. Jsou jednoduché konstrukce, spolehlivé v provozu, nevyžadují externí zdroje energie, ale mají omezený výkon pro ovládání regulačního orgánu. Takové regulátory se používají v případech, kdy činnost regulačního orgánu nevyžaduje velké úsilí a k tomu je dostatečný výkon měřicího zařízení a také, pokud nejsou kladeny přísné požadavky na kvalitu přechodového procesu.

Pro regulátory s pomocný zdroj energie je pohyb regulačního tělesa prováděn přídavným pohonem pracujícím z externího zdroje. Vyžadují další externí energii a mají složitější konstrukci. Tyto regulátory jsou schopny zajistit vysoce kvalitní regulaci.

Podle druhu použité energie regulátory se dělí na hydraulické, elektrické a pneumatické.

Podle typu řízené hodnoty existují regulátory teploty, tlaku, průtoku, hladiny, koncentrace a dalších veličin.

Podle povahy akce Regulátory se dělí na ty s přímou a zpětnou charakteristikou. U prvního z nich způsobuje zvýšení vstupního signálu zvýšení výstupní hodnoty a u druhého naopak.

Podle povahy regulačního dopadu Je možné rozlišit přerušované a spojité regulátory. Regulátoři přerušovaná akce plynulá změna vstupní hodnoty odpovídá přerušované změně regulačního působení alespoň v jednom z prvků regulátoru, což významně ovlivňuje činnost regulátoru jako celku. Na druhé straně se dělí na poziční, stejně jako impuls. Regulátoři nepřetržité působení průběžná změna vstupní hodnoty odpovídá průběžné změně její výstupní hodnoty.

Podle zákona o regulaci Spojité regulátory se dělí na integrální, proporcionální, proporcionálně-integrální, proporcionálně-diferenciální a proporcionálně-integrálně-diferenciální. V současné době se v automatizaci chemických podniků používají polohové regulátory a ve větší míře regulátory kontinuálního působení.

Hlavním úkolem řídicích systémů je stabilizace parametrů procesu na dané úrovni pod vlivem vnějších rušivých vlivů působících na řídicí objekt. K tomu slouží automatické stabilizační systémy. Dalším neméně důležitým úkolem je zajistit softwarový přechod na nové režimy provozu. Řešení tohoto problému se provádí pomocí stejného stabilizačního systému, jehož nastavení se liší od generátoru programu.

Blokové schéma jednosmyčkového systému AR podle řídicího objektu je na obr.1. Jeho hlavní prvky jsou: AR - automatický regulátor, UM - výkonový zesilovač, IM - akční člen, RO - regulované těleso, SOU - vlastní objekt řízení, D - snímač, NP - normalizační převodník, ZD - seřizovač, ES - srovnávací prvek.

Proměnné: Yz - signál nastavení, e - chyba regulace, U P - výstupní signál regulátoru, U y - ovládací napětí, h - pohyb regulátoru, Q r - spotřeba hmoty nebo energie, F - rušivý vliv, T - nastavitelný parametr, Y OS - signál zpětné vazby (výstupní napětí nebo proud převodníku).

Normalizační převodník provádí následující funkce:

• převádí nestandardní signál snímače na standardní výstupní signál;
• provádí filtrování signálu;
• provádí linearizaci statické charakteristiky snímače za účelem získání lineárního rozsahu.

Pro účely výpočtu je původní obvod zjednodušen na obvod znázorněný na obr. 2, kde AR je regulátor, OS je ovládací objekt.

Volba řídícího kanálu

Jeden a tentýž výstupní parametr objektu lze ovládat různými vstupními kanály.

Při výběru požadovaného řídicího kanálu je třeba vzít v úvahu následující faktory:

• Ze všech možných regulačních akcí je vybrán, přiváděn nebo odváděn z objektu takový tok hmoty nebo energie, jehož minimální změna způsobí maximální změnu řízené hodnoty, to znamená, že zisk na zvoleném kanálu by měl být, pokud možno maximálně. Pak na tomto kanálu můžete poskytnout nejpřesnější regulaci.
• Rozsah přípustné změny řídicího signálu musí být dostatečný k plné kompenzaci maximálních možných poruch, ke kterým v tomto procesu dochází, to znamená, že musí být zajištěna rezerva řídicího výkonu v tomto kanálu.
• Zvolený kanál by měl mít příznivé dynamické vlastnosti, tj. zpoždění t 0 a poměr t 0 /T 0, kde To je časová konstanta objektu, by měly být co nejmenší. Navíc změna statických a dynamických parametrů objektu podél zvoleného kanálu se změnou zatížení nebo v průběhu času by měla být nevýznamná.

Hlavní ukazatele kvality regulace

Na automatické systémy regulace jsou kladeny požadavky nejen na stabilitu regulačních procesů v celém rozsahu zatížení objektu, ale i na zajištění určitých ukazatelů kvality procesu automatického řízení.

• Chyba regulace (statistické nebo efektivní složky).
• Regulační čas.
• Přestřelit.
• index fluktuace.

Dynamický regulační faktor R d, který se určí ze vzorce

kde význam veličin Y 0 a Y 1 je zřejmý z obr.3.

Hodnota R d charakterizuje míru vlivu regulátoru na proces, tedy míru snížení dynamické odchylky v systému s regulátorem a bez regulátoru.

Velikost překmitu závisí na typu zpracovávaného signálu. Při vypracování krokové akce podle signálu úlohy je hodnota překmitu určena vzorcem

kde hodnoty X m a X y jsou znázorněny na obr.4.

Při vypracování rušivého efektu se ze vztahu určí hodnota překmitu

kde hodnoty X m a X y jsou znázorněny na obr. 5

Kontrolní čas- toto je doba, po kterou se regulovaná hodnota v přechodovém procesu začíná lišit od ustálené hodnoty o méně než předem stanovenou hodnotu b, kde b je přesnost regulace. Nastavení regulátoru se volí tak, aby poskytovalo buď minimální možnou hodnotu celkového času regulace, nebo minimální hodnotu první půlvlny přechodového jevu.

V některých AP systémech se objeví chyba, která nezmizí ani po delší době – toto chyba statického ovládání-e s.

U regulátorů s integrální součástí jsou chyby v ustáleném stavu teoreticky rovné nule, ale mohou existovat prakticky nevýznamné chyby kvůli přítomnosti mrtvých zón v prvcích systému.

Vibrační index M charakterizuje velikost maximálního modulu frekvenční přenosové funkce uzavřeného systému (při rezonanční frekvenci) a tím charakterizuje oscilační vlastnosti systému. Index fluktuace je názorně znázorněn v grafu na obr.6.

Obvykle se má za to, že hodnota M = 1,5e 1,6 je optimální pro průmyslové systémy, protože v tomto případě je s poskytováno v rozsahu od 20 do 40 %. S rostoucí M se zvyšuje oscilace v systému.

V některých případech je šířka pásma systému wp normalizována, což odpovídá úrovni zisku v uzavřeném systému 0,05. Čím větší je šířka pásma, tím větší je rychlost uzavřeného systému. To však zvyšuje citlivost systému na šum v měřicím kanálu a zvyšuje rozptyl regulační chyby.

Při úpravě regulátorů můžete získat poměrně velké množství přechodných jevů, které splňují zadané požadavky. Existuje tedy určitá nejistota ve výběru konkrétních hodnot nastavení regulátoru. Za účelem odstranění této nejistoty a usnadnění výpočtu nastavení je zaveden koncept optimálních typických regulačních procesů.

Existují tři typické procesy:

kde e je chyba řízení.

Mezi výhody tohoto procesu patří vysoká rychlost (1. půlvlna) s poměrně výraznou oscilací. Kromě toho lze optimalizaci tohoto kritéria s ohledem na nastavení regulátoru provádět analyticky, numericky nebo modelováním (na AVM).

Typický strukturální schéma regulátor

Automatický regulátor (obr. 10) se skládá z: paměti - nadřazeného zařízení, SU - porovnávacího zařízení, UPA - zesilovacího-převodního zařízení, BN - nastavovací jednotky.

Hnací zařízení musí generovat vysoce stabilní referenční signál (nastavení regulátoru) nebo jej měnit podle specifického programu. Komparátor umožňuje porovnat referenční signál se zpětnovazebním signálem a vytvořit tak hodnotu regulační chyby ep. Zesilovací-převodní zařízení se skládá z bloku pro generování řídicího algoritmu, bloku pro nastavení parametrů tohoto algoritmu a výkonového zesilovače.

Klasifikace regulátorů

Automatické regulátory jsou klasifikovány podle účelu, principu činnosti, Designové vlastnosti, druh použité energie, povaha změny regulačního opatření atd.

Podle principu činnosti se dělí na regulátory přímé a nepřímé akce. Regulátory s přímou akcí nevyužívají pro řídicí procesy vnější energii, ale využívají energii samotného řídicího objektu (regulovaného prostředí). Příkladem takových regulátorů jsou regulátory tlaku. U automatických regulátorů nepřímé akce je pro jejich činnost nutný externí zdroj energie.

Podle charakteru působení se regulátory dělí na spojité a diskrétní. Diskrétní ovladače, se zase dělí na reléové, digitální a pulzní.

Podle druhu použité energie se dělí na elektronické, pneumatické, hydraulické, mechanické a kombinované. Volba regulátoru podle druhu použité energie je dána povahou předmětu regulace a vlastnostmi automatického systému.

Podle regulačního zákona se dělí na dvou- a třípolohové regulátory, typické regulátory (integrální, proporcionální, proporcionálně-diferenční, proporcionálně-integrální a proporcionálně integrálně-diferenciální regulátory - zkráceně I, P, PD, PI a PID regulátory), regulátory s proměnnou strukturou, adaptivní (samoladící) a optimální regulátory. Dvoupolohové regulátory jsou široce používány díky své jednoduchosti a nízké ceně.

Podle druhu vykonávaných funkcí se regulátory dělí na regulátory automatické stabilizace, programové, korekční, poměrové regulátory parametrů a další.

Výběr typu regulátoru

Úkolem projektanta je vybrat takový typ regulátoru, který by zajistil požadovanou kvalitu regulace při minimálních nákladech a maximální spolehlivosti.

Abyste mohli vybrat typ regulátoru a určit jeho nastavení, potřebujete vědět:

• Statické a dynamické charakteristiky řídicího objektu.
• Požadavky na kvalitu regulačního procesu.
• Regulační indikátory kvality pro sériové regulátory.
• Povaha poruch působících na regulační proces.

Výběr typu regulátoru obvykle začíná u nejjednodušších dvoupolohových regulátorů a může končit u samonastavitelných mikroprocesorových regulátorů.

Zvažte ukazatele kvality sériových regulátorů. Předpokládá se, že spojité regulátory, které implementují regulační zákony I, P, PI a PID, jsou sériové.

Teoreticky se zkomplikováním regulačního zákona kvalita systému zlepšuje. Je známo, že největší vliv na dynamiku regulace má hodnota poměru zpoždění k časové konstantě objektu c. Účinnost kompenzace stupňovitého rušení regulátorem lze přesně charakterizovat hodnotou dynamického koeficientu regulace R d a otáčky - hodnotou doby regulace. Teoreticky je v systému se zpožděním minimální doba regulace t pvin =2/.

Minimální možná doba regulace pro různé typy regulátory s jejich optimálním nastavením určuje tabulka 1.

stůl 1

Podle tabulky lze tvrdit, že nejvyšší rychlost poskytuje regulační zákon P. Pokud je však zesílení P-regulátoru KP malé (nejčastěji je to pozorováno u systémů se zpožděním), pak takový regulátor ano neposkytují vysokou přesnost řízení, protože v tomto případě je velikost statické chyby velká. Pokud má KP hodnotu 10 nebo více, pak je P-regulátor přijatelný, a pokud KP<10 то требуется введение в закон управления интегральной составляющей.

Nejběžnější v praxi je PI regulátor, který má následující výhody:

1. Poskytuje nulovou chybu statického ovládání.
2. Poměrně snadné nastavení, protože jsou nastaveny pouze dva parametry, a to zesílení Kp a integrační konstanta Ti. V takovém regulátoru je možné optimalizovat K p /T i >max, což poskytuje řízení s nejnižší možnou střední kvadratickou chybou řízení.
3. Má nízkou citlivost na šum v měřicím kanálu (na rozdíl od PID regulátoru).

Pro nejkritičtější obvody lze doporučit použití PID regulátoru, který poskytuje nejvyšší výkon v systému. Je však třeba vzít v úvahu, že tato podmínka je splněna pouze při jeho optimálním nastavení (konfigurují se tři parametry). S rostoucím zpožděním v systému prudce narůstají záporné fázové posuny, což snižuje účinek diferenciální složky regulátoru. Proto se kvalita PID regulátoru pro systémy s velkým zpožděním stává srovnatelnou s kvalitou PI regulátoru. Kromě toho přítomnost šumu v měřicím kanálu v systému s PID regulátorem vede k významným náhodným fluktuacím v řídicím signálu regulátoru, což zvyšuje rozptyl regulační chyby. PID regulátor by tedy měl být zvolen pro řídicí systémy s relativně nízkou hladinou hluku a zpožděním v regulačním objektu. Příklady takových systémů jsou systémy regulace teploty.

Při výběru typu regulátoru se doporučuje zaměřit se na hodnotu poměru zpoždění k časové konstantě v objektu t /T. Pokud t /T< 0,2, то можно выбрать релейный, непрерывный или цифровой регуляторы. Если 0,2 < t /T< 1, то должен быть выбран непрерывный или цифровой, ПИ или ПИД-регулятор. Если t /T >1, pak je vybrán speciální digitální regulátor s prediktorem, který kompenzuje zpoždění v regulační smyčce. Pro menší poměry t /T se však doporučuje použít stejný regulátor.

Metoda vzorce pro určení nastavení regulátoru

Metoda slouží k rychlému přibližnému odhadu hodnot parametrů ladění regulátoru pro tři typy optimálních typických regulačních procesů.

Metoda je použitelná jak pro statické objekty se samozarovnáním (Tabulka 2), tak pro objekty bez samozarovnání (Tabulka 3).

Poznámka: T, t , K oy - časová konstanta, zpoždění a zisk objektu.

V těchto vzorcích se předpokládá, že se ladí regulátor se závislým nastavením, jehož přenosová funkce má tvar:

K p - zesílení regulátoru; T i -izodromový čas (konstanta integrace regulátoru); T d je doba předstihu (diferenciační konstanta).

Výpočet nastavení podle frekvenčních charakteristik objektu

Existuje speciální zařízení pro experimentální stanovení amplitudově-fázové charakteristiky (APC) řídicího objektu: Tato charakteristika může být použita pro výpočet nastavení PI regulátoru, kde hlavním kritériem je zajištění specifikovaných rezerv stability v systému. .

Meze stability je vhodné charakterizovat indexem oscilace systému M, jehož hodnota se v systému s PI regulátorem shoduje s maximem amplitudově-frekvenční charakteristiky uzavřeného systému. Aby toto maximum nepřekročilo danou hodnotu, AFC systému s otevřenou smyčkou by neměl zasahovat do kruhu se středem P 0 a poloměrem R, kde

Lze prokázat, že optimální nastavení z hlediska minimální střední kvadratické chyby řízení bude takové, při kterém bude mít soustava s indexem kmitání MJ M 1 největší koeficient s integrální složkou, což odpovídá podmínce K p /T i >min.

V tomto ohledu se výpočet optimálního nastavení skládá ze dvou fází:

1. Nalezení v rovině parametrů K p a T i, hranice oblasti, ve které má systém daný oscilační index M 1 .
2. Definováním bodu na hranici oblasti, který splňuje požadavek K p /T i.

Výpočet nastavení podle frekvenčních charakteristik objektu. Metodika výpočtu nastavení PI regulátoru podle AFC objektu

Experimentální metody nastavení regulátoru

Pro značný počet objektů průmyslového řízení neexistují dostatečně přesné matematické modely, které by popisovaly jejich statické a dynamické charakteristiky. Provádění experimentů k odstranění těchto charakteristik je přitom velmi nákladné a pracné.

Experimentální způsob seřizování regulátorů nevyžaduje znalost matematického modelu objektu. Předpokládá se však, že systém je nainstalován a může být uveden do provozu a je také možné změnit nastavení regulátoru. Lze tedy provést některé experimenty k analýze vlivu změny nastavení na dynamiku systému. V konečném důsledku je zaručeno dobré nastavení pro daný řídicí systém.

Existují dvě metody ladění - metoda netlumené oscilace a metoda tlumené oscilace.

Metoda kontinuální oscilace

V operačním systému jsou integrální a diferenciální složky regulátoru vypnuty (T i =Ґ, T d =0), to znamená, že systém je převeden na regulační zákon P.

Postupným zvyšováním K p při současné aplikaci malého skokového signálu úlohy se v systému dosahuje netlumených kmitů s periodou T kp. To odpovídá přivedení systému na hranici vibrační stability. Když nastane tento provozní režim, hodnoty kritického zesílení regulátoru Kkp a periody kritických oscilací v systému Tkp jsou pevné. Když se objeví kritické výkyvy, ani jedna proměnná systému by neměla přejít na limitní úroveň.

Podle hodnot T kp a K kp se vypočítá nastavení regulátoru:

• P-regulátor: Kp =0,55 K kp;
• PI regulátor: K p =0,45 K kp ; Ti = Tkp/1,2;
• PID regulátor: K p =0,6 K kp ; Ti = Tkp/2; T d \u003d T kp / 8.

Výpočet nastavení regulátoru lze provést podle kritické frekvence samotného řídícího objektu w p. Vzhledem k tomu, že vlastní frekvence Ґ p OS se shoduje s kritickou frekvencí oscilací uzavřeného systému s P-regulátorem, hodnoty T kp a K kp lze určit z amplitud a periody kritických kmitů vlastního řídícího objektu.

Když se uzavřený systém dostane na hranici vibrační stability, může amplituda oscilací překročit přípustnou hodnotu, což následně povede k nouzové situaci v zařízení nebo k výrobě vadných výrobků. Proto ne všechny řídicí systémy pro průmyslová zařízení mohou být uvedeny do kritického režimu provozu.

Metoda tlumené oscilace

Použití této metody umožňuje nastavit regulátory bez uvedení systému do kritických provozních režimů. Stejně jako v předchozím způsobu se pro uzavřený systém s P-regulátorem postupným zvyšováním KP dosáhne přechodného procesu zpracování obdélníkového impulsu podle referenčního nebo poruchového signálu s útlumem D=1/4. Dále je určena perioda těchto kmitů T k a hodnoty integračních a derivačních konstant regulátorů T i, T d.

• Pro PI regulátor:T i =T k /6;
• Pro PID regulátor: T i =T k /6;T d =T k /1,5.

Po nastavení vypočtených hodnot Ti a Td na regulátoru je nutné experimentálně zpřesnit hodnotu K P pro získání faktoru tlumení D=1/4. Za tímto účelem se provádí dodatečná úprava K P pro zvolený zákon řízení, která obvykle vede k poklesu K P o 20–30 %. Většina průmyslových řídicích systémů je považována za dobře vyladěnou, pokud je jejich faktor tlumení D 1/4 nebo 1/5.

Regulace v přítomnosti hluku

Přítomnost vysokofrekvenčních šumových složek v měřicím signálu vede k náhodným oscilacím akčního členu systému, což zvyšuje rozptyl regulační chyby a snižuje přesnost regulace. V některých případech mohou silné složky hluku vést systém k nestabilnímu režimu provozu (stochastická nestabilita).

V průmyslových systémech měřicí obvody často obsahují šum spojený s frekvencí sítě. V tomto ohledu je důležitým úkolem správná filtrace měřicího signálu, jakož i volba požadovaného algoritmu a parametrů regulátoru. K tomu se používají nízkofrekvenční filtry vysokého řádu (5–7), které mají velký sklon sklonu. Někdy jsou zabudovány do normalizačních převodníků.

Hlavním úkolem regulátoru je tedy kompenzace nízkofrekvenčních poruch. V tomto případě, aby se dosáhlo minimálního rozptylu regulační chyby, musí být odfiltrován vysokofrekvenční šum. Nicméně, v obecný případ Tento problém je protichůdný, protože spektra poruch a šumu se mohou vzájemně překrývat. Tento rozpor je řešen pomocí teorie optimálního stochastického řízení, které umožňuje dosáhnout dobré rychlosti v systému s minimálním možným rozptylem chyby řízení. Ke snížení vlivu rušení v praktických situacích se používají dvě metody založené na:

• pokles zesílení regulátoru K p, tedy ve skutečnosti přechod na integrální právo regulace, která je necitlivá na hluk;
• filtrování měřeného signálu.

Metody nastavení dvousložkových řídicích systémů

Z celkového počtu řídicích systémů je asi 15 % dvojitě propojených řídicích systémů (obr. 11). V takových systémech i za přítomnosti stáje životnost baterie dva regulátory, může se celý systém stát nestabilním v důsledku působení křížové vazby v řídicím objektu.

Řídicí objekt ve dvojitě propojeném systému je reprezentován v P-kanonické formě. Pohodlí této reprezentace spočívá v tom, že aktivním experimentem je možné určit všechny přenosové funkce pro odpovídající kanály. Mezilehlé signály x 1 , x 2 , x 3 , x 4 obvykle nejsou k dispozici pro měření, takže řízení probíhá podle výstupního vektoru Y:

V praxi je poměrně velké množství systémů propojeno dvojnásobně. Pro objektivní nastavení regulátorů dvoupropojených systémů je vytvořeno kvalitativní kritérium formuláře:

kde y1 a y2 jsou váhové (penalizační) koeficienty, J1 a J2 jsou kritéria kvality prvního a druhého okruhu.

Přerozdělením váhových koeficientů y 1 a y 2 lze vyčlenit důležitější okruh, u kterého by měla být kvalita řídicích procesů vyšší. Pokud by například první obvod měl poskytovat vyšší přesnost, pak je třeba y 1 zvýšit.

Úkolem seřízení regulátoru je poskytnout minimální hodnotu J 0 systému pro dané y 1 a y 2, kde

Zvážit různé metody nastavení regulátoru ve dvou propojených systémech.

Offline metoda regulátoru

V tomto případě se seřízení regulátorů P 1 a P 2 provádí postupně, bez zohlednění vzájemných vlivů obvodů. Postup nastavení je následující:

• regulátor P 2 je přepnut do ručního režimu;
• regulátor P1 je nastaven tak, aby kritérium J1 bylo minimální;
• nastavený regulátor P 1 se vypne a regulátor P 2 se zapne;
• upravené P2, poskytující minimum J2;
• Oba ovládací prvky jsou aktivní.

• dochází k malému vzájemnému ovlivnění vrstevnic;
• rychlost jednoho okruhu je mnohem vyšší než druhého (obvody jsou odděleny frekvencemi);
• v příčných vazbách má jedna z přenosových funkcí koeficient přenosu výrazně menší než druhá, to znamená, že je pozorován jednostranný vliv.

Iterativní metoda ladění regulátorů

Tento způsob je podobný předchozímu, ale zde jsou regulátory P 1 a P 2 opakovaně laděny (postupné ladění), aby byla zajištěna minimální hodnota kvalitativního kritéria J 0 celého systému.

Je třeba vzít v úvahu, že pouze metoda iterativního ladění regulátorů zajišťuje kvalitní provoz dvojitě propojeného systému i za přítomnosti silných křížových vazeb. To je vysvětleno skutečností, že optimalizace kvalitativního kritéria J0 systému nastává, když jsou povoleny P1 a P2.

Tato metodačasto se používá při analogovém a digitálním modelování dvojitě propojených systémů, protože v reálných podmínkách je velmi pracný.

Metoda analytického návrhu regulátorů

Tato metoda umožňuje syntetizovat vícerozměrný kontrolér, který ve své struktuře zohledňuje vztah proměnných v objektu ovládání. Syntéza se provádí pomocí metod teorie optimálního nebo modálního řízení při popisu objektu ve stavovém prostoru.

Blokové schéma regulátoru optimálního stavu obsahujícího pozorovací zařízení je na obr.12. Schéma obsahuje tyto prvky: H - pozorovatel, OS - řídicí objekt, MOU - modul řídicího objektu, OPC - regulátor optimálního stavu, E H - chyba pozorování, X M - stavový vektor modelu, X set - vektor úlohy, U - vstupní vektor OA, Y - výstupní vektor OA, Y M - výstupní vektor modelu.

Optimální stavový regulátor, který je nejdokonalejším typem regulátoru, vyžaduje měření všech složek stavového vektoru objektu. K získání jejich odhadů (x) se používá dynamický model objektu (digitální nebo analogový), připojený paralelně k původnímu operačnímu zesilovači. Pro zajištění rovnosti pohybů v reálném objektu a modelu slouží pozorovatel, který porovnáním pohybů vektorů Y a Y M zajistí jejich rovnost (E H >0). Parametry stavového regulátoru jsou vypočteny metodami analytického návrhu regulátorů při minimalizaci integrálního kvadratického kritéria kvality

kde Q a R jsou penalizační matice (váhy) pro složky stavového vektoru a řídicího vektoru.

Publikace vychází z kurzu přednášek profesora V. M. Mazurova na katedře ATM Tulské státní univerzity