Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Методы решения задачи оптимальной стабилизации для стационарных гладкихконечномерных систем управления Кондратьев, Геннадий Вячеславович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кондратьев, Геннадий Вячеславович. Методы решения задачи оптимальной стабилизации для стационарных гладкихконечномерных систем управления : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Нижегородский техн. ун-т.- Нижний Новгород, 1998.- 15 с.: ил. РГБ ОД, 9 98-6/3680-7

Введение к работе

1. Актуальность темы.

Большинство задач управления технологическими процессами требуют решения задачи синтеза оптимальной обратной связи. В настоящее время для решения задач оптимального управления существует несколько общих и достаточно эффективных методов: принцип максимума Понтрягипа, метод динамического программирования Беллмапа и метод аналитическою конструирования регуляторов. Однако в нелинейном случае с помощью указанных методов невозможно получить аналитическое решение оптимизационной задачи в общей посталовке, и кроме того, 'методы не удобны для программирования и применения в качестве стандартных процедур ЭВМ, что затрудняет решение задач производства и реализации оптимальных нелинейных регуляторов. Так, принцип максимума, в особенности для объектов выше второго порядка, за исключением частных задач, не удобен для алгоритмизации,так как предполагает численное интегрирование сложной нелинейной системы уравнений и построение семейства базовых траекторий в пространстве большой размерности. Чнслеппая форма метода динамического программировали ч для объектов выше третьего-четвертого порядка приводит к необходимости использования больших объемов памяти ЭВМ и к очень громоздким вычислениям. .Метод аналитического конструирования в основном опирается на классический метод решения вариационной задачи Эйлера или на метод динамического программирования, и п смысле алгоритмизации ему присущи недостатки выше указанных методов.

Оптимизация закона управления методом нелинейного программирования сводится к параметрической оптимизации оператора управления, имеющего заданную структуру. При этом целевая функция оказывается функцией оператора управления, дифференциальные уравнения системы входят в состав ограничений и решение проводится меюдом упорядоченного поиска оптимального сочетания параметров в области параметров, заданной ограничениями. Дтя каждого сочетания варьируемых параметров необходимо численно интегрировать дифферсицл-

альные уравнения системы или решать многомерную систему алгебраических уравнений, которая получается в результате перехода от дифференциальных уравнений к уравнениям в конечных разностях. Такие трудоёмкие расчеты сдерживают широкое применение данного метода.

В связи с этим разработка эффективных алгоритмов и процедур для практического нахождения оптимальной обратной связи управления в настоящее время является актуальной задачей.

В данной рабюте для решения задачи оптимальной стабилизации гладких конечномерных систем используется аппарат га-мнльтоновой механики и дифференциально-алгебраической геометрии, позволяющий точно определить потенциальную функцию (функцию Беллмана-Ляпунова).

2. Цель работы.

использование хорошо разработанного, ранее не применявшегося в данной области, аппарата гамильтоновой механики, дифференциально-алгебраической геометрии, групп Ли преобразований в теории оптимального управления, что позволяет по-новому и более глубоко подойти к решению известных проблем;

разработка численно-аналитических методов синтеза оптимальной и субоптимальной обратной связи;

создание вычислительного алгоритма, обеспечивающего расчет аналитической структуры оптимальных и субоптимальных регуляторов.

  1. Методы исследования. Для решения задачи синтеза оптимальной обратной связи в работе использованы методы гамильтоновой механики, дифференциально-алгебраической геометрии, групп Ли преобразований.

  2. Новые научные результаты.

Предложен ряд новых в данной области подходов к задаче синтеза оптимальной обратной связи, допускающих эффективную численно-аналитическую реализацию:

— метод характеристик для уравнения Гамильтопа-Якоби вос
становления лагранжева многообразия с заданными начальны
ми условиями;

метод первых интегралов для описання сепаратрис гамильто-новой системы, описана алгебраическая структура первых интегралов гамильтоновой системы;

метод разложения функции Беллмана-Ляпупова в ряд Тейлора в окрестности начала координат;

метод деформации алгебраического решения в голономное уравнения Гамильтона-Якоби;

решена задача стабилизации для класса систем с инвариантным слоением функции Беллмана-Ляпунова;

предложен метод дифференцирования вдоль гамильтонова векторного поля, позволяющий эффективно синтезировать аналитическую форму оптимальной обратной связи для систем с квадратичным гамильтонианом; для линейно-квадратичных систем этот метод приводит к уменьшению числа алгебраических неизвестных с п! до и по сравнению с решением квадратичного матричного уравнения Риккати;

предложен способ восстановления лагранжева многообразия вырожденной функции Беллмана-Ляпунова;

— предложен ряд приёмов аналитического интегрирования
уравнения Гамнльтопа-Якобн.

5. Практическая ценность полученных результатов.

предлагаются методы аналитического конструирования оптимальных и субоптимальных регуляторов для нелинейных конечномерных систем;

процесс отыскания оптимального управления для систем высокого порядка вручную сталкивается с проблемой огромного количества вычислений, но с использованием систем компьютерной алгебры ?та проблема отпадает, а получаемые точные решения удивительным образом оправдывают ожидания;

разработал алгоритм синтеза оптимальной обратной связи, обеспечивающий заранее заданную точность переходных процессов п замкнутой системе.

6. Апробация работы и публикации. .

По материалам диссертации были сделаны сообщения на V Всесоюзном Совещании по управлению многосвязными системами (г.Тбилиси, 1984 г.); на V Всесоюзной конференции по

оптимальному управлению в механических системах (г.Казань, 1985 г.); на VII Всесоюзном Совещании-семинаре школы молодых ученых и специалистов по современным проблемам автоматического управления (г.Минск, 1987 г.); на X Всесоюзном Совещании-семинаре школы молодых ученых и специалистов по современным проблемам автоматического управления (г.Омск, 1989г.); на IX научной конференции молодых ученых и специалистов Волго-Вятского региона (г.Горький, 1989 г.); ыа IX Всесоюзном Совещании по проблемам управления (г.Ташкент, 1989 г.). Основное содержание диссертации опубликовано в 11 печатных работах.

7. Структура и объем днссетрации.

Основной текст диссертации состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, содержащего 54 наименования, и занимает 75 машинописных страниц.