Синтез систем экстремального регулирования для нелинейных нестационарных объектов на основе принципа локализации

Синтез систем экстремального регулирования для нелинейных нестационарных объектов на основе принципа локализации

Автор: Французова, Галина Александровна

Шифр специальности: 05.13.01

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 346 с. ил.

Артикул: 4395192

Автор: Французова, Галина Александровна

Стоимость: 250 руб.

Синтез систем экстремального регулирования для нелинейных нестационарных объектов на основе принципа локализации  Синтез систем экстремального регулирования для нелинейных нестационарных объектов на основе принципа локализации 

1.ПРОБЛЕМА СИНТЕЗА СИСТЕМ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.
1.1. Примеры систем экстремального регулирования .
1.2. Задача экстремального регулирования .
1.3. Особенности систем экстремального регулирования .
1.4. Основные типы экстремальных систем.
1.5.Шаговые экстремальные системы
1.6. Системы с запоминанием экстремума
1.7. Способы оценки градиента.
1.7.1. Способ деления производных
1.7.2. Оценка знака градиента
1.7.3.Способ синхронного детектирования
1.7.4.Специальный фильтр оценки частной производной
1.8. Линейные одноканальные градиентные системы.
1.8.1.Системы с определением знака градиента.
1.8.2.Пропорциональный градиенту закон управления
1.8.3.Системы с интегратором, основанные на методе усреднения
1.8.4.Системы с динамическим компенсатором.
1.9. Линейные многоканальные экстремальные системы
1.9.1.Многоканальные системы с динамическим компенсатором
1.9.2. Линейные системы с интегральным законом управления и обратной связью по переменным состояния
1 Нелинейные системы экстремального регулирования, основанные на методе усреднения
1 Методы синтеза систем управления для нелинейных нестационарных объектов
.Основные соотношения метода больших коэффициентов
.Применение метода больших коэффициентов для нелинейных нестационарных объектов
. Метод скользящих режимов.
. Скользящие режимы в экстремальных системах.
. Метод локализации
1 Постановка задачи исследования
2.СИНТЕЗ ОДНОКАНАЛЬНЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ С ФОРМИРОВАНИЕМ ЗАДАННОЙ ДИНАМИКИ.
2.1. Постановка задачи синтеза
2.2.Преобразование исходной задачи синтеза
2.3.Уравнение желаемой динамики для системы экстремального регулирования
2.4.Условия разрешимости задачи синтеза.
2.4.1. Ресурсное ограничение.
2.4.2. Устойчивость вырожденной подсистемы.
2.5. Формирование алгоритма управления на основе метода локализации 2.6.Основные свойства системы экстремального регулирования
2.6.1. Обеспечение движения к экстремуму.
2.6.2. Асимптотическое управляющее воздействие.
2.7.Формирование специальной подсистемы оценки производных
2.8.Исследование процессов в экстремальной системе методом разделения движений.
2.8.1.Преобразование модели системы
2.8.2. Выделение трех видов разнотемповых процессов
2.8.3.Условия разделимости движений
2.9.Влияние начальных условий на разделение движений.
2.9.1 .Несогласованные начальные условия, когда у0 0 .
2.9.2.Несогласованные начальные условия, когда у0 у0
2.9.3.Согласованные начальные значения
2 Анализ устойчивости трехтемповых процессов системы.
2 Условия возникновения двухтемповых процессов и их устойчивость
.Описание двухтемповых процессов
. Устойчивость двухтемповых процессов.
Пример 2.1 .
2 Расчет параметров дифференцирующих устройств.
. Ограничения на параметры фильтров.
. Расчетные соотношения для параметров фильтров.
2 Процедура синтеза одноканальной системы экстремального
регулирования
Пример 2.2.
2 Выводы по главе.
3.СИНТЕЗ НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ДРЕЙФА ЭКСТРЕМУМА И ПОМЕХ ИЗМЕРЕНИЯ
3.1.Описание системы с помехами измерения.
3.2. Динамические свойства системы с помехами измерения и точным
дифференцированием.
3.2.1 .Влияние помех измерения выходных переменных динамической части
3.2.2.Влияние помехи измерения статической выходной переменной.
3.3.Экстремальная система с дифференцирующими устройствами при
наличии помех измерения
3.4. Анализ разнотемповых движений
3.4.1.Преобразованная модель системы
3.4.2. Выделение отдельных составляющих процесса системы
3.4.3.Влияние помех измерения в системах стремя темпами движений.
3.4.4.Влияния помех в системе с соизмеримыми параметрами дифференцирующих устройств.
3.5.Модель системы с дрейфующим экстремумом.
3.5.1. Аппроксимированная модель экстремальной характеристики .
3.5.2.Уравнения системы с дрейфующим экстремумом и точным дифференцированием.
3.6.Свойства идеальной системы с дрейфом экстремума.
3.6.1. Экстремальная система с горизонтальным дрейфом.
3.6.2.Поведение системы при наличии вертикального дрейфа
3.7.Дрейф экстремума в системе с дифференцирующими устройствам .
3.7.1.Подсистема сверхбыстрых движений
3.7.2.Подсистема быстрых движений.
3.7.3.Подсистема медленных движений.
3.7.4.Система с соизмеримыми параметрами , и 2
3.8.Условия работоспособности системы с дрейфом.
3.8.1 .Качественный анализ влияний скорости дрейфа экстремума .
3.8.2.Система с точным дифференцированием
3.8.3.Система с дифференцирующими устройствами
3.9.Процедура расчета экстремальной системы при наличии дрейфа и
помех измерения.
Пример 3.1
3 Выводы по главе
4. СИНТЕЗ ОДНОКАНАЛЬНЫХ ДВУХКОНТУРНЫХ СИСТЕМ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЛОКАЛИЗАЦИИ
4.1 .Постановка задачи синтеза
4.2.Относительный порядок объекта
4.3.Двухконтурная система экстремального регулирования.
4.3.1.Внутренний контур управления
4.3.2.Внешний контур управления.
4.3.3. Линейная эквивалентная экстремальная система
4.3.4. Реализуемость управляющего воздействия
4.4.Синтез статической двухконтурной системы с точным дифференцированием.
4.4.1. Описание статической системы.
4.4.2.Формирование заданной динамики движения к экстремуму .
4.4.3. Анализ статического режима работы.
4.4.4.Процедура расчета статической системы.
4.5. Астатическая двухконтурная система с точным
дифференцированием
4.5.1.Эквивалентная астатическая система.
4.5.2.Расчет параметров регуляторов двухконтурной системы
4.5.3.Процедура расчета астатической системы.
4.6.Синтез двухконтурной системы с предварительной стабилизацией динамической части
4.6.1. Общие свойства системы
4.6.2.Процедура расчета двухкоитурных систем с предварительной стабилизацией динамической части
4.7.Двухконтурные системы экстремального регулирования с дифференцирующими устройствами
4.8.Разделение движений в двухконтурных системах
4.8.1. Преобразование модели системы.
4.8.2. Разнотемповые составляющие процесса.
4.8.3. Условия разделимости движений в двухконтурных системах
4.8.4. Влияние начальных состояний на разделимость движений
статической системы
4.9.Устойчивость системы с разнотемповыми процессами
4 Расчет параметров устройства оценки производных
4 Влияние помех измерения выходных переменных.
. Двухконтурные системы экстремального регулирования с точным дифференцированием
. Помехи измерения в двухконтурных системах с дифференцирующими устройствами.
4 Анализ влияния дрейфа экстремума
. Двухконтурные системы с точным дифференцированием
. Дрейф экстремума в системах с дифференцирующими устройствами.
4 Процедура синтеза двухконтурной системы экстремального
регулирования
Пример 4.1
4 Выводы по главе.
5.СИНТЕЗ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЛОКАЛИЗАЦИИ.
5.1.Формализованная постановка задачи синтеза.
5.1.1. Описание объектов управления.
5.1.2.Ограничения на функции и переменные объекта
5.1.3. Аппроксимация экстремальной характеристики.
5.1.4.Требования к системе экстремального регулирования
5.2.Определение относительного порядка отдельных каналов объекта
5.3.Синтез экстремальных систем для объектов с каналами относительного
первого порядка
5.3.1.Уравнение желаемой динамики
5.3.2. Алгоритм управления.
5.3.3.Основные свойства экстремальных систем.
5.3.4.Последовательность расчет экстремальных систем.
5.4.Синтез двухконтурных систем произвольного относительного порядка
5.4.1.Свойства внутреннего контура управления
5.4.2. Внешний контур управления.
5.4.3. Эквивалентная многоканальная система
5.5.Синтез статических двухконтурных систем экстремального регулирования
5.5.1. Основные расчетные соотношения
5.5.2.Статические системы с дифференцирующими устройствами .
5.5.3.Разнотемповые процессы в многоканальных системах.
5.5.4. Процедура расчета статических многоканальных систем
Пример 5.1
5.6. Астатические двухконтурные экстремальные системы.
5.6.1. Свойства систем с точным дифференцированием.
5.6.2. Расчет астатических систем
5.7.Синтез двухконтурных многоканальных систем с предварительной стабилизацией динамической части.
5.7.1. Общие свойства систем.
5.7.2. Процедура расчета многоканальных систем с предварительной стабилизацией динамической части
Пример 5.2.
5.8.Влияние дрейфа экстремума на свойства многоканальных систем .
5.8.1.Поведение многоканальных систем с точным дифференцированием в условиях дрейфа экстремума.
5.8.2.Влияние дрейфа экстремума в системах с дифференцирующими устройствами.
5.9.Анализ влияния помех измерения
5.9.1.Многоканальные экстремальные системы с точным дифференцированием.
5.9.2.Системы экстремального регулирования с реальными дифференцирующими устройствами.
5 Процедура синтеза многоканальных экстремальных систем при наличии помех измерения
5 Выводы по главе.
6.СИНТЕЗ ОДНОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА СКОЛЬЗЯЩИХ РЕЖИМОВ.
6.1.Постановка задачи синтеза.
6.2.Преобразование задачи синтеза.
6.2.1. Дополнение объекта новой выходной переменной
6.2.2. Относительный порядок преобразованного объекта
6.2.3.Каноническое описание преобразованного объекта.
6.3.Формирование алгоритма управления.
6.4.Основные свойства замкнутой системы.
6.5.Условие возникновения скользящего режима
6.6.Преобразование объекта с учетом оценки градиента
6.7.Реализация алгоритма управления.
6.8.Разнотемповые процессы в экстремальных системах со скользящими режимами.
6.8.1.Модель системы с дополнительным дифференцирующим фильтром.
6.8.2. Выделение разнотемповых процессов системы.
6.8.3.Рекомендации по выбору параметров дифференцирующих устройств
Пример 6.1
6.9.Исследование влияния помех измерения выходных переменных
6.9.1 .Свойства систем с точным дифференцированием.
6.9.2.Влияние помех измерения в системах с дифференцирующими устройствами
6 Анализ влияния дрейфа экстремума
.Системы с точным дифференцированием.
.Влияние дрейфа экстремума в системах с реальным дифференцированием
Пример 6.2.
6 Процедура синтеза экстремальных систем со скользящими режимами.
6 Выводы по главе.
7. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ПРЕДЛОЖЕННОГО МЕТОДА СИНТЕЗА ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИСТЕМ
7.1 .Синтез системы экстремального регулирования для
термоэмиссионного преобразователя
7.1.1. Особенности задачи регулирования для термоэмиссионного преобразователя.
7.1.2. Математическая модель термоэмиссионною преобразователя
7.1.3.Применение шагового регулятора для оптимизации режима работы термоэмиссионного преобразователя
7.1.4. Расчет двухконтурной статической экстремальной системы на основе принципа локализации.
7.1.5. Моделирование поведения системы экстремального регулирования для термоэмиссионного преобразователя.
7.2.Особенности различных типов систем экстремального регулирования, основанных на принципе локализации.
7.2.1. Статические двухконтурные системы.
7.2.2. Одноконтурные системы.
7.2.3. Астатические двухконтурные системы
7.2.4. Двухконтурные системы с предварительной стабилизацией
динамической части
7.3.Системы экстремального регулирования на примере модели
химического реактора с непрерывным перемешиванием
7.3.1.Постановка задачи экстремального регулирования.
7.3.2.Параметры экстремальных систем различного типа.
7.3.3.Моделирование экстремальных системах различного типа для химического реактора с непрерывным перемешиванием
7.3.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Из начальной точки делается пробный шаг Ду влево у0 Ду или вправо у0 Ду. Измеренные в начале и в конце интервала сигналы сравниваются. Если в результате движения происходит улучшение показателя качества У, то движение осуществляется в том же направлении. При ухудшении показателя качества система реверсирует, т. Шаг интервала времени выбирается в зависимости от скорости дрейфа и уровня помех. Поэтому в реальной ситуации приходится выбирать компромиссный вариант. При конечном шаге Ау система всегда проскакивает точку экстремума, вокруг которой устанавливаются автоколебания. Их амплитуда и частота зависят от параметров объекта, регулятора и начальных значений, из которых происходит движение к экстремуму. С целью ускорения поиска экстремума проектируют системы с переменным шагом 4, в которых скорость движения зависит оттого, насколько далеко рабочая точка находится от положения экстремума. Отметим, что в системах подобного типа первоначальная скорость довольно высока, а по мере приближения к экстремуму она замедляется. Данный способ построения систем экстремального регулирования I, 4, 3, 4 предполагает использование запоминающего устройства для определения момента изменения знака приращения функции качества. Функциональная схема системы имеет вид тот же вид, что и для шаговых экстремальных систем рис. Однако в этом случае поисковый элемент содержит запоминающее устройство, устроенное таким образом, что при поиске минимума оно может запоминать только те значения выходной переменной У0, которые оказываются меньше ранее запомненных в нем. В процессе работы экстремальной системы сигнал с выхода запоминающего устройства сравнивается с текущим значением функции качества, и эта разность или интеграл от нее подается на усзройство реверса. Если экстремальное значение функции еще не достигнуто, то разность будет равна нулю. При переходе через точку экстремума значение У0 будет возрастать, но в запоминающем устройстве хранится меньшее значение функции. С целью увеличения помехозащищенности экстремальной системы подобного типа в нее добавляют интегратор 4. Следует отметить, что в системах с запоминанием экстремума также возникают автоколебания вокруг точки экстремума, обусловленные наличием зоны нечувствительности в исполнительном устройстве. Как в шаговых системах, так и в системах с запоминанием экстремума процессу движения к минимуму максимуму сложно придать требуемые динамические свойства. Поскольку в градиентных системах экстремального регулирования движение в направлении экстремума осуществляется на основе информации о градиенте частной производной функции качества, то необходимо предусмотреть возможность его эффективной оценки. Поэтому предварительно обсудим наиболее известные способы непрерывной оценки градиента 6, 3, , 6, 8, 3, 6 на примере одноканальных экстремальных объектов. Ау i Д К i 1. Соотношение 1. Способ синхронного детектирования рис. У , 5, 3, 4. Рис. Наличие колебаний на входе экстремальной характеристики приводит к появлению на ее выходе колебаний той же частоты. Поскольку при прохождении точки экстремума выходные колебания изменяют фазу на 0 градусов, в систему вводится специальное фазочувствительное устройство ФЧУ для сравнения сиг налов с генератора синусоидальных колебаний ГСК и выхода экстремального объекта. Добавление в систему специального усредняющего фильтра Ф позволяет оценить величину градиента. Следует отметить, что способ синхронного детектирования отличается хорошей помехозащищенностью и часто применяется в реальных системах экстремального регулирования 6, 8, 5, 6. Данный способ оценки градиента был разработан на кафедре автоматики НГТУ 3. Он основан на способе оценки полной производной по времени с помощью специальной динамической системы, называемой дифференцирующим фильтром 2, и способе деления производных пп. Структурная схема устройства, названного фильтром оценки частной производной , , представлена на рис. Т постоянная времени. Рис. Структурная схема фильтра оценки градиента
Поскольку У гу, уравнение 1. П Угу, 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.238, запросов: 244