Разработка и исследование самонастраивающихся алгоритмов управления в релейных системах с переменным гистерезисом

• Автор: Рагазин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 РЕЛЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ: СПЕЦИФИКА И ДИНАМИКА В УСЛОВИЯХ СИГНАЛЬНЫХ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ

1.1 Базовые понятия, термины и определения

1.2 Релейные системы и их характеристики

1.2.1 Структурная схема релейной системы

1.2.2 Статические характеристики и уравнения релейных регуляторов

1.3 Особенности динамики релейных систем и их исследование

1.3.1 Скользящие процессы в релейных системах

1.3.2 Оптимальные по быстродействию процессы в релейных системах

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ
2.1 Статические и динамические характеристики регулятора с переменным гистерезисом
2.2 Анализ релейных регуляторов с переменным гистерезисом и зоной ....56 нечувствительности
2.3 Оптимальные по быстродействию и квазискользящие
процессы в релейных системах с отрицательным переменным
гистерезисом
Выводы
3 САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ АЛГОРИТМЫ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ
3.1 Общая характеристика задач, решаемых релейными самонастраивающимися системами
3.1.1 Самонастраивающийся алгоритм управления автоколебательной
системой с переменным гистерезисом и ее исследование методом
цифрового моделирования
3.1.2 Самонастраивающаяся автоколебательная система
с автоматическим «срывом» автоколебаний и ее исследование
3.2 Самонастраивающийся алгоритм управления релейной автоколебательной системой с переменным гистерезисом при симметричных управляющих воздействиях и постоянно действующих возмущениях
3.2.1 Исследование методом цифрового моделирования процессов в самонастраивающихся релейных системах с переменным гистерезисом при действии сигнальных и параметрических возмущений
3.3 Самонастраивающийся алгоритм управления релейной автоколебательной системой с переменным гистерезисом при несимметричных управляющих воздействиях

3.3.1 Исследование методом цифрового моделирования процессов в самонастраивающихся релейных системах с переменным гистерезисом при действии сигнальных и параметрических возмущений
Выводы
4 СУБОПТИМАЛЬНЫЕ ПО СОВОКУПНОСТИ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫЕ АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ
4.1 Методы синтеза многокритериального управления
4.2 Критерии оптимальности и их использование для синтеза управления динамическими объектами
4.2.1 Методы синтеза оптимального по быстродействию управления.. 115 и их анализ в замкнутых динамических системах
4.2.2 Методы синтеза замкнутых систем управления в области
малых отклонений
4.3 Синтез многокритериального управления динамическими
объектами на основе сопровождающего функционала
4.4 Субоптимальный по совокупности критериев качества дискретнонепрерывный алгоритмов управления
4.5 Разработка и исследование алгоритмов многокритериального управления нелинейными объектами, построенных на основе совокупности методов синтеза
4.6 Разработка программ исследованных алгоритмов для промышленных контроллеров
4.7 Реализация управления системой вентиляции с использованием
исследованных алгоритмов
Выводы
Заключение
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программы исследования систем в среде MathCAD
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Реализация алгоритма управления в среде TraceMode

ВВЕДЕНИЕ
Одна из основных задач автоматического управления динамическим объектом заключается в эффективном гашении переходных процессов наилучшим образом в некотором смысле. Эта задача конкретизируется одним критерием оптимальности или совокупностью критериев, отражающих одинаково важные различные инженерные требования к качеству движения объекта в переходном процессе и установившемся режиме работы. Синтез оптимальных или субоптимальных управлений системами предполагает априорное знание математической модели объекта с той или иной степенью адекватности, отражающей истинную его динамику, а реализация синтезированного управления требует доступа к переменным состояния объекта. Вектор состояния, как правило, недоступен для прямого измерения, а его косвенное измерение или восстановление с помощью наблюдателей оказывается малоэффективным в тех случаях, когда имеет место неопределенность параметров объекта и среды. Идеализация математического описания объекта и недостаток информации о свойствах объекта и среды приводят к ухудшению качества функционирования системы управления, снижению точности, а нередко, и к полной потере ее работоспособности.
Устранить потери качества в подобных условиях, однако, оказывается возможным путем целенаправленного автоматического изменения параметров регулятора или его структуры с целью приближения математического описания системы к ее исходной модели. Эти изменения, интерпретируемые как процессы приспособляемости или адаптации управляющего устройства к меняющимся условиям работы системы, рассматриваются как дополнительные обратные связи, обеспечивающие компенсацию неопределенностей математической модели объекта. Большой класс адаптивных систем составляют самонастраивающиеся системы, цель которых состоит в поддержании заданного критерия качества процессов в нестационарной системе при отсутствии полного математического описания объекта управления.

Рисунок 1.9 — Влияние возмущений на регулируемую координату.
В следящих релейных системах при отработке детерминированных или случайных сигналов также возникают ошибки слежения в виде несимметричных относительно входного сигнала автоколебаний, так как показано на рис. 1.10. Здесь входным сигналом является линейно нарастающий с постоянной скоростью сигнал.
Рисунок 1.10— Пример ошибки в следящей системе при нарастающем входном сигнале.
Возникающие ошибки в релейных системах оказываются неустранимыми без разработки специальных алгоритмов целенаправленного изменения параметров управления, обеспечивающих компенсацию ошибок, возникающих как под действием не измеряемых сигнальных и параметрических возмущений, так и принципиальных трудностей, обусловленных динамическими свойствами объекта. Решение данной проблемы особенно актуально в условиях неопределенности объекта и среды.