Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
-
ИТЕРАТИВНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ СИНТЕЗА: МОТИВАЦИЯ, АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ИНСТРУМЕНТАРИЙ 8
1.1 .Канонические цепные формы 8
1.2.Классы объектов управления, приводимых
к каноническим цепным формам 12
1.2.1 .Линейные объекты 12
-
Нелинейные объекты с
относительной степенью 15
-
Примеры технических объектов:
электропривод постоянного тока 18
1.3 .Инструментарий итеративного синтеза 22
1.3.1 .Обратный обход интегратора 22
-
Адаптивный обход интегратора 27
-
Робастный обход интегратора 35
-
СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ С ИНТЕГРАЛЬНЫМ ДЕЙСТВИЕМ 42
2.1 .Неадаптивные регуляторы с интегральным действием 42
2.1.1 .Управление линейным объектом 42
2.1.2.Управление нелинейным объектом 54
2.2.Адаптивные регуляторы с интегральным действием 64
2.2.1 .Управление линейным объектом 64
2.2.2.Управление нелинейным объектом 83
-
-
ИТЕРАТИВНЫЙ СИНТЕЗ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛГОРИТМОВ АДАПТАЦИИ ВЫСОКОГО ПОРЯДКА 96
3.1 .Проблемы адаптивного управления
по выходной переменной 96
3.2.Алгоритмы адаптации высокого порядка 100
3.3 .Модофицированный алгоритм высокого порядка 105
3.4.Процедура синтеза 110 3.5 .Результаты моделирования 114
4.УПРАВЛЕНИЕ БЕЗРЕДУКТОРНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 118
4.1 .Проблемы управления безредукторным электроприводом... 118
-
Конструкция мехатронного поворотного стола 120
-
Математическая модель мехатронного
поворотного стола 122
-
Неадаптивное управление мехатронным поворотным 125
-
Адаптивное управление мехатронным поворотным
столом с компенсацией вариаций параметров 128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 138
Введение к работе
Диссертационная работа направлена на развитие методов адаптивного управления параметрически неопределенными объектами, функционирующими в условиях внешних возмущений.
В ранних системах адаптивного управления 60-х — 70-х годов применялись градиентные алгоритмы локальной параметрической оптимизации, основанные на использовании «функций чувствительности» [12,14,51,54]. Обоснование работоспособности таких алгоритмов носило эвристический характер и, как правило, основывалось на предположении о малых начальных параметрических рассогласованиях и медленных скоростях настройки параметров. Принципиально новым этапом в развитии теории адаптивных систем стала идея синтеза алгоритмов адаптации с использованием функций Ляпунова, которая впервые была предложена в работе [30] и в дальнейшем получила широкое распространение [52].
В настоящее время метод синтеза алгоритмов адаптации с использованием функций Ляпунова является хорошо разработанным и для целого ряда практических задач доведен до уровня инженерных процедур синтеза [29,28,18,19,25,13,45]. Однако применение метода функций Ляпунова до недавнего времени ограничивалось динамическими системами, математические модели которых удовлетворяли так называемым условиям согласования. Сигнал управления называется согласованным с параметрическими возмущениями, если последние могут быть непосредственно компенсированы соответствующим управлением в предположении, что вектор параметров точно известен. Методы синтеза алгоритмов управления, подразумевающие непосредственную (прямую) компенсацию параметрических неопределенностей, получили название методов непосредственной компенсации [18,45].
Но нарушение условий согласования не означает, что неопределенности модели объекта не могут быть компенсированы. Нарушение условий согласования означает только то, что для решения задачи управления необходимо использовать более сложные методы, нежели метод непосредственной компенсации. Примером таких методов является итеративная процедура синтеза, получившая название «метод адаптивного обхода интегратора» [36,38,18,19]. Эта процедура сочетает идеи адаптивной настройки алгоритма управления с итеративными процедурами синтеза нелинейных законов управления. Однако стандартные процедуры синтеза адаптивного обхода интегратора приводят к синтезу алгоритмов адаптивного управления, обладающих двумя существенными недостатками. Во-первых, большая чувствительность к внешним возмущениям, заключающаяся в возможности возникновения неограниченного параметрического дрейфа. Во-вторых, достаточно сложная структура адаптивного регулятора, содержащего так называемые функции настройки — фиктивные алгоритмы адаптации, вводимые на всех промежуточных шагах синтеза. Цель введения таких фиктивных алгоритмов адаптации — избежать появления в алгоритмах управления старших производных настраиваемых параметров.
Таким образом, сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что разработка итеративных процедур синтеза адаптивных регуляторов с достаточно простой структурой, сохраняющих свою работоспособность в условиях внешних возмущений (хотя бы указанного класса) является актуальной задачей.
Целями диссертационной работы являются: 1) развитие методов итеративного синтеза систем управления, действующих в условиях внешних возмущений; разработка алгоритмов адаптивного и неадаптивного управления динамическими объектами; разработка систем управления безредукторным электроприводом с моментными двигателями.
В ходе выполнения работы получены следующие научные и практические результаты: предложены новые параметризованные модели линейных и нелинейных объектов; разработана итеративная процедура синтеза неадаптивных регуляторов с компенсацией внешних постоянных возмущений; разработана итеративная процедура синтеза адаптивных регуляторов с компенсацией внешних постоянных возмущений; разработана итеративная процедура синтеза адаптивного регулятора с использованием алгоритмов адаптации высокого порядка; синтезированы алгоритмы управления безредукторным приводом с моментным двигателем.
Методы исследований. При получении теоретических результатов использовались математические методы современной теории управления: метод пространства состояний, метод функций Ляпунова, специальные методы теории матриц, а также аппарат преобразования Лапласа и передаточных функций. Достоверность теоретических результатов подтверждена математическими доказательствами. При исследовании электромеханических систем применялись методы теории электрических цепей и цифровое моделирование.
Практическая ценность диссертации заключается в том, что разработаны методы управления, которые могут быть эффективно применены для широкого класса технических объектов, функционирующих в условиях неопределенностей и внешних неизмеряемых возмущений. Применение предложенных методов позволяет существенно ослабить требования к объему априорной информации об объекте управления и свойствах среды его функционирования, повысить точность замкнутых систем, расширить класс технических объектов, для которых могут быть успешно решены задачи высокоточного управления.
Реализация результатов. Работа выполнена в рамках коллективного гранта Российского фонда фундаментальных исследований 99-01-00761 (1999г.) и в соответствии с планами госбюджетных научно- исследовательских работ СПбГИТМО № 2-9816 «Развитие методов нелинейного и адаптивного управления сложными динамическими системами» (1998-2000г.) и № 10110 «Развитие методов и алгоритмов управления с адаптивной компенсации внешних возмущений» (20012002г.).
Апробация результатов. Результаты, полученные при выполнении данной работы, были изложены на 8-ой Международной Студенческой Олимпиаде по Автоматическому Управлению (2000г.), конференции молодых ученых (ЦНИИ «Электроприбор», 2000г.), XXX и XXXI конференциях профессорско-преподавательского состава (СПбГИТМО,2000-2001г.г.), международной конференции "Нелинейные науки на рубеже тысячелетий" (СПбГИТМО,2000г.), симпозиуме ШАС «>ЮЬС08», (2001г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах [7,8,9,48,49,50, 53].
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 142 страницах и состоит из введения, четырех глав, списка литературы (54 наименования).
Похожие диссертации на Итеративные процедуры синтеза адаптивных систем управления
-
-
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
