Алгоритмы оптимизации переходных режимов в цифровых системах управления подвижными объектами

• Автор: Лепихин, Тимур Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Актуальность проблемы, цели и основные результаты исследований .

2. Общая постановка и обсуждение рассматриваемых задач .

3. Краткий обзор публикаций по теме работы

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

1.1. Модальная параметрическая оптимизация

цифровых систем .

1.2. Повышение быстродействия цифровых систем

с линейной обратной связью

1.3. Метод обеспечения астатизма цифровых систем
по регулируемым переменным
ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ
ДВИЖЕНИЯ СУДОВ.
2.1. Многоцелевая структура законов цифрового управления движением морских судов .
2.2. Особенности многоцелевой структуры
и вопросы синтеза ее элементов.
2.3. Применение прогноза при автоматизированном управлении курсом судов
ГЛАВА 3. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
ЦИФРОВЫХ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ.
3.1. Синтез астатических цифровых успокоителей
бортовой качки морского судна
3.2. Цифровое управление морским судном
с применением многоцелевой структуры
3.3. Синтез законов цифрового управления
двухзвенным роботомманипулятором
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Естественное стремление к наилучшей динамике управляемых процессов в настоящее время, как правило, реализуется путем адаптивной перенастройки обратных связей. Такая перенастройка может непосредственно выполняться в ходе функционирования системы (однократно, периодически или непрерывно) по ее текущему состоянию [2], [], [], []. Независимо от того, как решаются оптимизационные задачи, для их использования требуется всемерная экономия времени счета и необходимого объема памяти. Заметим, что это не имеет решающего значения для проектирования неадаптивных систем в стационарных условиях, но цифровая реализация в реальном времени существенно повышает значимость, экономии. В ряде ситуаций даже единицы процентов позволяют уложиться в такт счета для дискретной системы управления движением, что может качественно изменить ситуацию. В частности, вопросы решения прикладных задач в области процессов управления движением судов нашли отражение в фундаментальных работах В;И. Зубова, Е. Н.Розенвассера, Ю. А.Лукомского, В. М. Корчано-ва, С. П. Дмитриева, Ю. П.Петрова, А. Е. Пелевина и других известных специалистов ([], ПО]* [], [], [, 3. В публикациях []; [] предложено, использование единой структуры законов управления для различных режимов движения, что позволяет обеспечить многоцелевую ориентацию' системы, учитывающую весь комплекс требований для обеспечения-желаемой динамики в конкретных вариантах. Тем не менее, до сих пор остаются не исследованными многие вопросы, связанные с ее цифровой реализации при учете специфики синтеза дискретных систем. Отмеченные обстоятельства определяют актуальность проведения исследований, направленных на внедрение современных математических методов анализа и синтеза законов управления подвижными объектами в практику исследований, и разработок цифровых систем; реализующих эти законы в режиме реального времени. Исследования^ по данному направлению проводятся во всем мире, однако проблема не закрыта в связи с наличием целого ряда трудностей математического и технологического характера. Конечным результатом должно служить существенное повышение качества процессов управления, при условии снижения вычислительных затрат на цифровую поддержку как методов расчета оптимальных решений, так и самих решений в темпе реального времени. Целью диссертационной1 работы- является проведение исследований и разработок, нацеленных на. Центральное внимание уделяется методам оптимизации динамических процессов, протекающих в замкнутых системах. Диссертационная работа состоит из введения, грех глав, заключения и списка литературы, включающего наименований. Во введении дается общее обсуждение всех задач, решаемых в диссертационной работе, и проводится краткий анализ опубликованных научных работ по теме диссертационного исследования. Первая глава представляет материалы исследований, связанных с аналитическим синтезом алгоритмов функционирования-цифровых систем-управления динамическими объектами, работающими в переходных режимах движения. Основное внимание уделяется вопросам, связанным с обеспечением желаемого быстродействия и астатизма замкнутой системы по регулируемым переменным. В качестве методической основы применяемого здесь оптимизационного подхода положена идея-модальной параметрической-оптимизации. Ее существо состоит в обеспечении экстремума некоторого функционала, заданного на движениях замкнутой системы, на множестве таких значений настраиваемых параметров- что корни-характеристического полинома для модели линейного приближения «лежат в заданной области внутри единичного круга на плоскости корней. На базе этой идеи рассматриваются различные конкретные методы синтеза линейных цифровых законов управления, обеспечивающих повышение быстродействия замкнутых систем в переходных режимах. В указанных методах идеология модальной параметрической оптимизации используется* как непосредственно, так и в сочетании-с другими подходами, дающими приближения к оптимальному быстродействию. В главе детально исследуется вопрос об астатизме по регулируемым координатам для замкнутых линейных и нелинейных цифровых систем управления. Выводятся условия астатизма, как в частотной, так и во временной области.