Метод синтеза систем стабилизации с параметрическим управлением

• Автор: Мальцев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
1.1. Постановка задачи параметрического управления
1.2. Системы с переменными и настраиваемыми параметрами
1.2.1. Модели систем с переменными и настраиваемыми параметрами
1.2.2. Системы с параметрическим управлением
1.3. Методы анализа
1.4. Методы синтеза
1.4.1. Синтез по ускорению
1.4.2. Синтез по старшей производной
1.5. Цели и задачи исследования
1.6. Выводы по главе
Глава 2. МЕТОД СИНТЕЗА СИСТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА ЛОКАЛИЗАЦИИ
2.1. Постановка задачи
2.2. Описание объектов управления
2.3. Метод параметрической стабилизации
2.4. Анализ процессов в замкнутой системе
2.4.1. Анализ процессов при малом ц
2.4.2. Анализ процессов при д порядка единицы
2.5. Системы с дифференцирующим фильтром
2.6. Основные соотношения метода

2.7. Расчет параметров регулятора
2.8. Выводы по главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
3.1. Свойства объектов управления
3.2. Свойства замкнутых систем
3.3. Влияние малого параметра
3.4. Влияние помех
3.5. Выводы по главе
Глава 4. ПРИМЕРЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
4.1. Стабилизация давления в двигателе с прямым впрыском
4.2. Стабилизация скорости вращения паровой турбины
4.3. Управление движением и балансировкой двухколесного транспортного робота
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
П.1. Описание программного обеспечения
П.П. Характеристика среды моделирования
П. 1.2. Текст программы моделирования системы управления скоростью паровой турбины
П.2. Заявка на изобретение
П.З. Акты о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы обусловлена выполнением исследований по широко распространенному классу систем автоматического управления. Диссертационная работа связана с решением задачи построения эффективных систем стабилизации для нелинейных и нестационарных объектов с параметрическим управлением. Данный класс систем встречается в задачах управления летательными и космическими аппаратами, в системах отопления, вентиляции, в нефте- и газопроводах, в автомобильной и химической промышленности, а также объектах энергетики.
Для большого круга задач традиционные методы управления не обеспечивают должного качества регулирования, так как требуют много априорной информации о математической модели объекта управления и условиях его функционирования. При этом на практике трудно получить точное математическое описание объекта. Кроме того характеристики объекта в процессе его функционирования могут существенно изменяться. Возникшая в середине 20-го века теория адаптивных систем позволила решить многие задачи управления объектами с изменяющейся динамикой. Тем не менее, в работах академика Б.Н. Пертова отмечено, что исполнительные устройства регулятора имеют ограничения на скорость изменения положения органов управления и в ряде случаев, при выходе объекта на существенно нелинейный режим работы, компенсация изменения динамики путем настройки коэффициентов адаптивного регулятора может оказаться недостаточной. Для решения задачи управления необходимым может оказаться не только изменение параметров регулятора, но и целенаправленное изменение конструктивных параметров самого объекта в процессе его функционирования. В такой постановке возникает задача построения систем стабилизации с параметрическим управлением.
Принцы параметрического управления описаны в работах отечественных ученых: Б.Н. Пертова, В.Ю. Рутковского, С.Д. Землякова и

Рис. 1.6. Схема системы с подавлением динамических свойств объекта управления
1.4.2. Синтез по старшей производной
Развитием метода большого коэффициента и идей управления по производной и ускорению явился метод синтеза по старшей (высшей) производной. При этом под старшей производной понимается производная, которая явно зависит от управления и. Использование старших производных в законе обратной связи рассмотрена в работах Л.М. Бойчука [46] и А.С. Вострикова [47 - 49].
В работе Бойчука [46] рассмотрен метод синтеза по заданным переходным процессам нелинейных систем автоматического управления для объекта вида:
/(х(,)д) = и , i = 0,п , (1.5)
Указано, что для управления изменение выходной величины объекты необходимо задавать в каждый момент времени скорости изменения переменных состояния. Но задавать в каждый момент времени возможно только высшую производную регулируемой величины, так как только она явно зависит от управления. Задаваемое значение старшей производной должно при этом соответствовать требуемому движению. Таким образом, для требуемого движения системы должно соблюдаться условие