Алгоритмическое и программное обеспечение управления приводом исполнительных механизмов с предсказанием внешней нагрузки

• Автор: Марченко, Юлия Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РАССМАТРИВАЕМОЙ СИСТЕМЫ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Предвидение, предсказание и прогнозирование. Управление

с предсказанием в технике, экономике, социологии

1.1.1. Возникновение идеи научного предсказания. Основные проблемы его практического применения

1.1.2. Использование предсказаний в экономике и социологии

1.1.3. Предсказание в управлении техническими объектами

1.2. Обоснование структуры и общая характеристика рассматриваемой системы автоматического управления нижнего уровня
1.3. Различные постановки задачи выполнения перемещений
в системах с одной степенью свободы
1.3.1. Построение оптимальной непрерывной кривой
и опорной ломаной при перемещении между крайними точками
1.3.2. Построение оптимальной непрерывной кривой
при перемещении по опорной ломаной
1.4. Особенности существующего подхода к динамическому анализу систем с одной .степенью свободы ..
1.5. Фильтрация сигналов
1.5.1 .Фильтрация. Основные подходы к ее выполнению
1.5.2.Сглаживание данных
1.6. Микропроцессоры и микроконтроллеры
1.6.1. С1БС и ЫБС архитектуры построения МП
1.6.2. Основные производители МК. Микроконтроллеры АУЛ
1.7. Анализ выполненного обзора. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ОПОРНЫХ ЛОМАНЫХ, РАВНОМЕРНО ПРИБЛИЖАЮЩИХ НЕПРЕРЫВНЫЕ КРИВЫЕ
2.1. Постановка задачи. Простейший алгоритм ее решения

2.2. Анализ задачи построения оптимальных звеньев
2.3. Определение положения точки Фх на кривой между
заданными ее точками по углу |/
2.4. Численный алгоритм построения оптимальной ломаной
2.5. Экспериментальная установка. Задание траектории
перемещения и расчет опорных ломаных
2.5.1. Конструкция экспериментального стенда
2.5.2. Задание закона движения рабочего вала
2.5.3. Расчет опорной ломаной
2.6. Выводы по Главе 2
ГЛАВА 3. АДАПТИВНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ НАГРУЗКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДСКАЗАНИЯ
3.1. Модель исполнительного механизма. Общий подход
к моделированшо внешней нагрузки на рабочем валу
3.2. Общий алгоритм построения модели нагрузки Л/
3.3. Особенности выполнения измерений угла поворота вала и обработки данных при использовании инкрементных преобразователей
3.4. Сглаживание входных данных
3.5. Финишное усреднение коэффициентов модели
3.5.1. Алгоритм усреднения при заданном законе
3.5.2. Примеры законов усреднения
3.6. Численное моделирование методов построения моделей Л/.
Выбор оптимального метода финишного усреднения
коэффициентов моделей
3.6.1. Эталонные кривые для численного моделирования
методов построения моделей нагрузки
3.6.2. Оценка качества построения модели нагрузки Л/' и определение оптимального метода финишного усреднения коэффициентов
3.7. Выводы по Главе 3 87 ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ НУЛЕВОГО ПОРЯДКА. ПОСТРОЕНИЕ
МОДЕЛИ ПЕРВОГО ПОРЯДКА НА ЛОКАЛЬНЫХ СПЛАЙНАХ

4.1. Модель нагрузки нулевого порядка
4.2. Модель нагрузки первого порядка на локальных сплайнах
4.2.1. Вектор модели М{ и ее кинематический вектор (рл{€)
4.2.2. Расчет коэффициентов модели М1 на локальных сплайнах
4.3. Исследование адекватности модели М1
4.4. Численное исследование модели М1 на локальных сплайнах. Поиск оптимального метода усреднения коэффициентов модели Л/1
4.5. Выводы по Главе 4 106 ГЛАВА 5. РАСЧЕТ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПО ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ
5.1. Исходные данные для управления перемещением вала.
Расчет отклонения точек траектории от опорной ломаной
5.2. Основные численные параметры процесса управления
5.3. Интерполирование траектории перемещения вала в течение периода управления
5.4. Управление в начальной фазе движения, а также при реверсировании вращения вала
5.4.1. Анализ задачи и предлагаемый метод ее решения
5.4.2. Структура иерархической двухуровневой динамической системы управления приводом. Ее алгори тм функционирования
5.4.3. Модуль ULM алгоритма управления
в начальной фазе движения
5.4.4. Модуль LLM общего алгоритма управления
5.5. Алгоритм текущего управления перемещением вала
5.5.1. Алгоритм модуля ULMC
5.5.2. Модуль LLMC
5.6. Выводы по Главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

g(/j) рассчитывают по нескольким расположенным подряд данным. В классическом варианте сетка значений времени t, tz, ■ ■■, h,... является равномерной.
Поскольку новые значения сигнала (g(ti)} рассчитываются непосредственно по прежним значениям (Да)} без перехода в частотную область, то сглаживание относится к пространственным (временным) методам фильтрации.
Рассмотрим основные методы выполнения сглаживания.
1. Самый простой общий метод сглаживания - скользящее среднее (Moving average filtering) [17, 110], в котором каждый член ряда заменяется простым или взвешенным средним п соседних членов, где п - ширина "окна".
Простое среднее (Simple moving average, SMA - простое скользящее среднее) является арифметическим средним, определяемым по нечетному числу п сигналов, симметрично расположенных относительно текущей точки. Обозначив к = [п/2], формулу для сглаживания по простому среднему можно представить в виде:
gOi) = (1-13)
При простом сглаживании все значения сигнала j{ti.k),....j{ti+k), участвующие в расчете git/), имеют одинаковые коэффициенты, равные 1/ п.
Положительным качеством данного метода является простота и минимальное число вычислений, поскольку при расчетах можно использовать рекурсивное соотношение: g(td = g(ti-i) + Шм)-J(Uk.i)/n.
Главным недостатком простого среднего является то, что на новое значение сигнала g(/,) в равной степени влияют все прежние сигналы, как близкие к моменту th так и удаленные от него.
Для того, чтобы увеличить вклад близких значений и уменьшить - для удаленных, в формуле для g(t,) используют весовые коэффициенты, значения которые задают в зависимости от удаленности от средней точки по линейному закону (Linear Weighted Moving Average, LWMA - линейно-взвешенное