36
реализуются на исполнительном уровне и могут меняться в процессе
функционирования. Коррекция программной траектории проводится по реальной
траектории, вычисленной решением прямой задачи кинематики для реальных
значений обобщенных координат. Так как в предложенном подходе в отдельных
приводах контролируются только собственные обобщенные координаты, то учет
изменения динамических свойств объекта фактически сводится к развязке
приводов.
Рис.15.2. Иерархическая схема интеллектуальной системы управления I рода
Для обеспечения развязки приводов в условиях ограниченной мощности
вычислительных средств предлагается, используя знания о специфике
выполняемого автоматизированного технологического процесса, кинематической
схеме и динамических характеристиках
производственного оборудования,
осуществлять движение рабочего органа по специальным траекториям. Эти
траектории, названные технологическими движениями, выбираются таким
образом, чтобы, с одной стороны, они обеспечивали заданный технологический
процесс, а с другой – удовлетворяли наиболее простым уравнениям динамики
(что позволяет решать их в реальном масштабе времени на основе вычисления
скоростей и ускорений отдельных приводов, осуществляя тем самым развязку).
При таком подходе необходимость в обмене информацией между отдельными
приводами полностью отпадает.
На рис. 15.3. приведена функциональная схема интеллектуальной системы
управления I рода, в
которой устройство, названное
лингвистическим
аппроксиматором (ЛА), заменяет траекторию движения рабочего органа робота
37
набором специальных траекторий (сплайнов). С помощью лингвистического
аппроксиматора из
базы моделей и управлений (БМУ) выбираются
соответствующие настройки регулятора, структура и параметры которого
определяются типом аппроксимирующего технологического движения рабочего
органа и зависят от измеряемых скоростей и ускорений только данного привода.
Рис.15.3. Функциональная схема интеллектуальной системы управления I рода
Работа интеллектуальной системы управления I рода осуществляется на
основе знаний, содержащихся в ЛА и БМУ и базирующихся на:
– анализе автоматизированного технологического процесса;
– анализе кинематических схем и уравнений
динамики производственного
оборудования;
– теории автоматического управления и обратных задачах динамики.
Учитывая сложность алгоритмов управления, реализующих учет
взаимосвязности степеней подвижности в объекте, для обеспечения необходимого
быстродействия системы ЛА, БМУ и регулятор строятся на базе ассоциативной
памяти. Адаптация к изменяющимся параметрам и структуре объекта по каждой
степени подвижности происходит на основе прогнозирования поведения других
степеней подвижности и их влияния на данную степень.
Рис.15.4. Функциональная схема интеллектуальной системы управления для
работы в условиях непредсказуемой неопределенности
38
На рис. 15.4. представлена функциональная схема интеллектуальной
системы управления II рода, обеспечивающей режим адаптации в условиях
непредсказуемой неопределенности.
Классификатор состояния объекта управления и формирователь управлений
(в данном случае речь идет о формировании
управляющих воздействий
непосредственно на объект управления) реализуются на ассоциативной памяти, в
которой на основании информации о входных и выходных сигналах объекта
управления:
– производится классификация состояния объекта;
– формируется вектор настраиваемых параметров и соответствующее ему и
входному заданию управляющее воздействие.
Таким образом, работа в условиях непредсказуемой неопределенности,
когда не известно, как в следующий момент времени поведет себя сложный
динамический объект, приводит к тому, что строить и анализировать
математические модели, отражающие специфику взаимодействия и взаимного
влияния отдельных его частей, не имеет смысла из-за их сложности и
практической неадекватности реальному объекту.
Неадекватность моделей, как правило, вызвана погрешностями измерений и
вычислений, упрощением моделей и отличием параметров
реальных систем от
модельных. Это приводит к тому, что в иерархической системе управления (рис.
15.5), обеспечивающей эффективную работу в условиях непредсказуемой
неопределенности, учет динамических свойств объекта управления должен
происходить на исполнительном уровне, который в свою очередь должен
гарантировать выполнение заданий тактического уровня на требуемых скоростях.
Такое построение системы управления приводит к тому, что на приводном
уровне
сложные
динамические
объекты
управления
считаются
не
распределенными
и
взаимосвязанными
по
исполнительным
осям,
а
сосредоточенными и односвязными с переменными динамическими параметрами
и возмущениями, приведенными к валам исполнительных двигателей.
На тактическом уровне должна решаться только кинематическая задача,
которая отражает статические свойства объекта. В соответствии с требуемой
траекторией исполнительного органа, скоростями и ускорениями движения в
опорной системе координат на тактическом
уровне вычисляются заданные
скорости и ускорения обобщенных координат, а на приводном уровне регулятор с
адаптивной подстройкой параметров обеспечивает их отработку.
Качество выполнения заданий контролируется по вычисленным с помощью
решения прямой задачи кинематики координатам реального состояния объекта, и
при необходимости производится корректировка траектории.
Дополнительно к вышеуказанному надо иметь в виду, что каждый уровень
управления может иметь различную степень интеллектуальности.