Тема 7. Робастні системи і адаптивне управління
Для будь-якого об'єкта управління може бути побудовано і розроблено необмежену кількість алгоритмів управління. Кількість алгоритмів залежить в першу чергу від рівня знань про об'єкт, від повноти апріорної інформації складності об'єкта, від технічних вимог до створення алгоритмів і від інтуїції інженера, проектує АСУ ТП.
Переважна більшість технологічних процесів в нафтопереробці і нафтохімії містять апарати або вузли, які мають старіючим характеристиками, які призводять до дрейфу оптимальних режимів. Це призводить до неминучості періодичного пошуку оптимального режиму і свідчить про те, що стабілізація технологічних параметрів не забезпечують максимальної ефективності управління. Тому основний шлях до підвищення ефективності виробництва лежить через застосування АСУ ТП і кількісно обґрунтований синтез алгоритмів керування для керуючої підсистеми АСУ ТП.
Внаслідок своїх внутрішніх специфічних особливостей оптимальний режим технологічного процесу випадковим чином переміщується в просторі станів (дрейфує). Причинами дрейфу є знос обладнання, старіння каталізатора, знос інструменту і т.п.
В умовах безперервного дрейфу характеристик об'єкта алгоритм управління повинен бути побудований так, щоб на основі вимірювання поточних вхідних і вихідних параметрів процесу постійно коректувалося значення основних управляючих впливів, тобто в алгоритмі управління, природно, повинна максимально може застосовуватися завжди апріорна інформація про об'єкт, якщо така є. Можливі випадки, коли в алгоритмі управління використовується тільки частина апріорної інформації, що дозволяє оцінити ситуацію в об'екте.Всё це дає підстави класифікувати робастні систем за обсягами використання поточної і апріорної інформації в них.
Малюнок 7.1 Класифікація робастних систем
Робастні системи управління можна розбити на три типи, які характеризуються різним співвідношенням використання в них поточної і апріорної інформації:
1. безмодельние робастні системи; вони засновані на обробці даних нормального функціонування об'єкта, тобто використовують тільки поточну інформацію і дозволяють за даними обробки поточної інформації визначити положення екстремуму критерію управління; процес визначення положення робочої точки при цьому називають процесом поточної ідентифікації (см.слайд 76);
2. Робастні системи з еталонною моделлю використовують всю поточну інформацію для ідентифікації властивостей еталонної моделі; апріорна інформацію зосереджена, при цьому, в спрощеній еталонної математичної моделі об'єкта управління, яка використовується для пошуку оптимальних режимів функціонування цього об'єкта управління;
3. Комбіновані робастні системи використовують всю поточну інформацію про об'єкт і всю апріорну інформацію у вигляді повної еталонної моделі об'єкта управління. Основною відмінністю комбінованих робастних систем є застосування в них безмодельной ідентифікації положення робочої точки.
Широко поширена класифікація робастних систем за способом реалізації оптимального керуючого впливу. Тут розрізняють супервизорного управління, коли лінія подачі керуючого впливу розірвана (див. Рис.7.1) і адаптивне управління, коли лінія подачі керуючого впливу замкнута.
7.1 Безмодельние робастні системи
Найбільш широке застосування, в промислових системах, знайшли безмодельние робастні системи. Алгоритми управління, в них, засновані на даних нормального функціонування і не вимагають великих знань про властивості об'єкта управленія.Все потрібні знання про об'єкт формуються алгоритмом в результаті процедур ідентифікації.
Одним з поширених методів ідентифікації в безмодельних робастних системах є метод найменших квадратів. який дозволяє ідентифікувати положення робочої точки об'єкта управління за даними нормальної експлуатації, використавши при цьому среднеквадратический критерій якості. Метод полягає у вимозі найкращого узгодження обраної залежності і експериментальних точок так, щоб сума квадратів відхилень експериментальних точок від обраної апроксимуючої залежності зверталася в мінімум:
де Yе (iTS) - спостерігаються експериментальні точки; - апроксимуюча залежність або модель робочої точки об'єкта управління.