Алгоритмы гибридного управления динамическими системами в задачах адаптации

• Автор: Колюбин, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. ОБЗОР МЕТОДОВ АДАПТИВНОГО И ГИБРИДНОГО УПРАВЛЕНИЯ. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ ПОДХОДОВ.

1.1. Обзор методов адаптивного управления

1.1.1. Основные положения адаптивного управления

1.1.2. Идентификационный подход.

1.1.3. Методы прямой адаптации

1.2. Обзор методов гибридного управления.

1.2.1. Базовые концепции и типы переключений

1.2.2. Методы анализа устойчивости систем с переключениями

1.2.3. Методы синтеза гибридных регуляторов.

1.3. Обоснование использования алгоритмов адаптивного и гибридного управления в рамках единого подхода.
Глава 2. УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИ НЕОПРЕ
ДЕЛЕННЫМИ НЕПОЛНОПРИВОДНЫМИ СИСТЕМАМИ ПРИ ОГРАНИЧЕНИЯХ НА АМПЛИТУДУ УПРАВЛЯЮЩЕГО СИГНАЛА
2.1. Мотивация исследования
2.2. Обзор известных методов решения задачи
2.3. Алгоритм адаптивного гибридного управления маятником
Шмида на подвижном основании .
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Синтез гибридного алгоритма управления движением .
2.3.3. Идентификация параметров объекта
2.3.4. Экспериментальная апробация результатов.
2.4. Заключительные выводы по главе.
Глава 3. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫМИ СИСТЕМАМИ ПО МНОЖЕСТВУ АППРОКСИМИРУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ.
3.1. Мотивация исхледования.
3.2. Обзор известных методов решения задачи.
3.3. Алгоритм управления параметрически неопределенной нелинейной системой по множеству аппроксимирующих моделей .
3.3.1. Постановка задачи.
3.3.2. Синтез локальных моделей .
3.3.3. Синтез алгоритма переключения с адаптацией
3.3.4. Синтез алгоритма комбинированного управления
3.3.5. Экспериментальная апробация результатов.
3.4. Заключительные выводы по главе
Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ ПО ВЫХОДУ ПАРАМЕТРИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛЕННЫМИ ЛИНЕЙНЫМИ СИСТЕМАМИ С КОМПЕНСАЦИЕЙ НЕИЗВЕСТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ . .
4.1. Мотивация исследования
4.2. Обзор известных методов решения задачи
4.3. Алгоритм адаптивного гибридного управления по выходу линейной системой с полной компенсацией неизвестного мультигармони ческого возмущения
4.3.1. Постановка задачи
4.3.2. Синтез алгоритма управления линейной параметрически неопределенной системой по выходу
4.3.3. Оценивание параметров возмущения.
4.3.4. Синтез итеративного алгоритма
4.3.5. Числовые примеры.
4.4. Заключительные выводы по главе
Заключение
Слова благодарности.
Литература


В частности, в работе показано, как использование современных методов адаптивного и гибридного управления в рамках единого подхода позволяет получить оригинальные и практически значимые научные результаты. Цель диссертационной работы. Основной целью диссертационной работы является развитие методов адаптивного и гибридного управления для линейных и нелинейных объектов, функционирующих в условиях неполной измеримости состояния системы. Разработан алгоритм идентификации параметров неполноприводной системы типа маятник Шмида. С использованием методов непрямой адаптации получены регуляторы для раскачки и стабилизации маятника Шмида на подвижном основании в перевернутом положении с возможностью настройки в режиме реального времени. Разработан алгоритм переключений между раскачивающим и стабилизирующим регуляторами для маятника Шмида в условиях ограниченной амплитуды управления. Экспериментально подтверждена на мехатронном исследовательском комплексе работоспособность синтезированного алгоритма управления движением маятника Шмида. Разработан гибридный алгоритм аппроксимации динамики существенно нелинейных параметрически и функционально неопределенных систем множеством локальных нелинейных авторегрессионных моделей с учетом показателей точности и робастности и адаптивной настройкой. Разработан алгоритм комбинированного управления нелинейными параметрически и функционально неопределенными системами по множеству аппроксимирующих моделей. Разработан алгоритм прямого адаптивного управления по выходу линейной параметрически неопределенной системой произвольной относительной степени с полной компенсацией внешнего гармонического возмущения. Получен алгоритм итеративной подстановки оценок частоты неизвестного гармонического возмущения в закон управления по выходу, гарантирующий устойчивость замкнутой системы. Выполнено компьютерное моделирование разработанного адаптивного гибридного алгоритма управления линейными объектами на численных примерах, проиллюстрировавшее его работоспособность. Методы исследования. При получении основных теоретических результатов в диссертационной работе использовались аппарат функций Ляпунова, методы адаптивного и робастного управления, включая рекуррентную идентификацию на основе метода наименьших квадратов и его модификаций, методы пассификации систем (теорема Фрадкова) и алгоритм адаптивного управления по выходу “последовательный компенсатор” профессора A. A. Бобцова [7]. Также были использованы общие методы теории автоматического управления, оптимизации, линейной алгебры и теории матриц, теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. Научная новизна. Практическая значимость. Управление движением многозвенных робототехнических систем при переменной рабочей нагрузке. Управление системами впрыска топлива инжекторных двигателей. Прецизионное позиционирование считывающих головок жестких дисков повышенной плотности записи. Системы динамического позиционирования судов и других мобильных объектов в условиях волновых возмущений. Устройства активной виброзащиты. Отсутствие сложных процедур предварительной параметризации систем и пониженный динамический порядок регуляторов определяют привлекательность полученных результатов для инженерной реализации. Алгоритм непрямого адаптивного гибридного управления неполнопри-водной системой типа маятник Шмида на подвижном основании в условиях ограничений на амплитуду управления. Алгоритм управления параметрически неопределенными нелинейными системами по множеству аппроксимирующих моделей. Адаптивный гибридный алгоритм управления по выходу параметрически неопределенными линейными системами с полной компенсацией неизвестных мультигармоиичсских возмущений. Апробация работы. International Student Olympiad on Automatic Control BOAC, Saint-Petersburg, Russia, . Международная студенческая олимпиада по автоматическому управлению (Балтийская олимпиада)). IEEE Multi-conference on Systems and Control (MSC ), Saint Petersburg, Russia, . Мультиконференция по системам и управлению Института инженеров по электронике и электротехнике). International Conference ‘Physics and Control’ (Physcon ), Catania, Italy, . Физика и Управление’).