Введение к работе
Актуальность проблемы. Теория управлення в настоящее время достигла высокого уровня развития. Несмотря на это, целый ряд технических задач решается на основе инженерного опыта и последущего моделирования. Примером может служить задача синтеза систем управления летательного аппарата, когда с помощьо постоянных настроек стремятся обеспечить желаемые переходные процессы на всех режимах его полета. С учетом современных требований сокращения сроков проектирования, такие задачи необходимо решать на основе эффективных методов и средств автоматизированного проектирования.
Данная работа посвящена классу технических задач проектлро-вания цифровых систем стабилизации многорежимных объектов, управления, в частности летательных аппаратов. Эти задачи является общими применительно к целому классу аэрокосмических объектов (самолеты, вертолеты, ракеты). В качестве конкретной технической.задачи в работе рассмотрен синтез цифровой система стабилизации самолета по каналам крена и перегрузки.
Подобные задачи до настоящего времени решатся методом целенаправленного подбора, когда параметры системы управления выбира-ются исходя из опыта конструкторской деятельности разработчиков и результатов проводимого на их основе моделирования. Такой подход, являющийся по сути интуитивным, для решения современных задач не является удовлетворительным, так как синтез системы управления в этом случае растягивается на длительное время, и невозможно заранее предсказать положительные результаты.
Поэтому необходима регулярная процедура регения данной" технической задачи, которая должна быть всесторонне обоснована с позиций современных достижений теории управления.
Выбор метода решения поставленной задачи зависит от способа представления рассматриваемой системы управления. Достаточно обзік описанием процесса изменения режимов может служить"марковский процесс с конечным числом состояний (марковская цепь). Следуя этому описание объекта управления будем задавать в виде набора (семейства) конечного числа моделей. Переход от одной модели семейства к другой (смена режимов) происходит по закону марковской цепи. Кроме того, в каждом режиме существует определенный разброс параметров,, который будем описывать в виде параметрических пуков. Обоснование выбора такого представления рассматриваемых иногорежимных систем приводится в первой главе диссертационной работы.
В рамках этих моделей будем применять робастный подход, цель которого заключается в том, чтобы неизвестные параметры принятой стохастической модели (вероятности перехода марковской цепи и интенсивности параметрических шумов) в конечных результатах.не фигурировали.
Тогда алгоритм синтеза стабилизирующего управления будет зависеть лишь от набора режимов полета летательного аппарата и динамических свойств каждого режима.
Таким образом, пельв работы является разработка методов, алгоритмов и программного.обеспечения синтеза цифровых робастных систем стабилизации многорежимных объектов управления на основе стохастических моделей.
Проведенный в работе обзор методов робастного синтеза показал, что эта цель может быть достигнута с помощью параметрического подхода в его стохастической постановке. Этот подход позволяет исполь-зозать теорию стохастической устойчивости для вывода условий ро-оастности многорежимной системы и, на их основе, получить алгоритм синтеза робастного стабилизирующего управления.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовались методы теории управления в пространстве состояний, теории матриц, включая теорию матричных уравнений, а также некоторые разделы теории оптимального управления, где особое внимание уделяется разделу, посвященному исследованию стохастических систем случайной структуры.
Связь с планом." Исследования по теме диссертационной работы проводились в соответствии с' планом работ по разделу "Транспорт" Межвузовской научно-технической программы "Конверсия и высокие технологии 1994-1996", по гранту Российского фонда фундаментальных исследований * 95-01-00241., гранту Госкомвуза РФ по - приоритетному научному направлению "Теория автоматического управления".
Научная новизна. В диссертационной. работе получены следующие новые научные результаты.
Получены условия. робастной устойчивости семейства линейных дискретных систем со случайными изменениями параметров и структуры.
Предложен метод синтеза.робастного стабилизирующего управления многорежимными стохастическими системами по вектору состояния и по вектору выхода.
С помощью предложенного метода разработаны алгоритмы синтеза робасткых стабилизирующих регуляторов для многорежимных систем с обратной связью по вектору состояния и по вектору выхода..
Разработаны алгоритмы решения матричных уравнений для вычисления матрицы обратной связи по вектору выхода и вектору состояния.
На базе полученных алгоритмов составлен пакет программ в интегрированной среде matlab с целью осуществления синтеза цифровых робастных регуляторов для многорежимных систем управления.
С помощью разработанного пакета программ решена техническая задача синтеза многорежимных цифровых систем стабилизации самолета по каналу перегрузки и по каналу крена.
Конкретный личный вклад автора заключается в следующем.
Получены условия робастной устойчивости семейства линейных дискретных систем со случайниш излечениям, структуры.
Предложен метод синтеза робастного стабилизирующего управления с обратной связью по выходу для семейства дискретных систем со случайными изменениями параметров и структуры.
Разработан алгорили синтеза робастных стабилизирующих регуляторов для многорежимных ситем с обратной связью по вектору выхода.
Разработан пакет програм в интегрированной среде matlab с целью осуществления синтеза- цифровых робастных регуляторов для многорежимных систем управления.
Решена техническая задача синтеза многорежимных цифровых' систем стабилизации самолета по каналу перегрузки и по каналу крена.
Остальные результаты' диссертации получены совместно с научным руководителем.
Практическая ценность работы. Полученные результаты могут найти эффективное применение в практике проектирования систем управления летательных аппаратов, где задача синтеза постоянного управления, стабилизирующего объект, в определенном диапазоне режимов, является традиционной, но не имеет регулярной процедуры решения. Поэтому разработанное программное обеспечение, позволяющее использовать возможности интегрированной системы matlab, на основе регулярной процедуры синтеза робастного стабилизирующего управления для многорежимного летательного аппарата представляет собой теоретическую и практическую ценность.
Апробация полученных результатов. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Третьей научно-технической конференции "Системы автоматического управления летательными аппаратами" памяти академика.Б.Н. Петрова {Москва, МАЮ, 21-22 октября 1993 года ; на Всероссийской научной конференции "Алгоритмическое обеспечение процессов управления в механике и машиностроении", Яро-полец, 24-26 мая 1994 года; на Третьем международном семинаре
"Негладкие и разрывные задачи'управления, оптимизации и их приложения" 1995 г. Санкт- Петербург; на 2-й Международной Российско-Шведской конференции по автоматическому управлению, Санкт-Петербург, август, 1995г.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено "в печатных работах [1]-[8].
Личным вкладом диссертанта в совместные работы является вывод результатов, разработка алгоритмов и программного обеспечения. Пакшину П.В. как научному руководителю-принадлежат постановки задач и формулировка общего подхода к решению.
Структура и объем диссертации. Основной текст диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и занимает 116 машинописных страниц. Список литературы содержит 78 названий.
Похожие диссертации на Синтез робастных алгоритмов управления сложными техническими системами на основе дискретных стохастических моделей
