Анализ и синтез стационарных и интервальных систем управления на основе зависимости расположения их полюсов и нулей от прямых показателей качества

• Автор: Ефимов, Семен Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА.

1.1 Обзор существующих методов идентификащи линейных

ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1.1 Различные постановки задач идентификации.

1.1.2 Частотный метод идентификации

1.1.3 Корреляционный метод.

1.1.4 Метод наименьших квадратов.

1.1.5 Метод идентификации с помощью переходной функции.

1.2 Оценка существующих методов

1.3 Разработка подхода идентификации с учетом нулей и полюсов

1.3.1 Характер переходного процесса
1.3.2 Учет нулей и полюсов объекта
1.3.3 Связь прямых показателей качества с нулями и полюсами объекта
1.3.4 Дополнительные соотношения.
1.3.5. Формирование системы уравнений для идентификации объекта.
1.3.6 Оценка точности идентификации
1.4 Методика проведения идентификации объекта управления.
1.5 Пример.
1.6 Основные результаты
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗАВИСИМОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ НУЛЕЙ И ПОЛЮСОВ ОТ ПРЯМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА.
2.1 ААЛИЗ линейных динамических систем управления
2.1.1 Обзор существующих методов анализа качества функционирования систем управления.
2.1.1.1 Прямые показатели качества.
2.1.1.2 Косвенные частотные показатели качества
2.1.1.3 Косвенные корневые показатели качества.
2.1.1.4 Интегральные показатели качества.
2.1.2 Оценка существующих методоз анализа САУ.
2.1.3 Разработка подхода к анализу САУ на основе расположения их нулей и полюсов.
2.1.3.1 Проявление свойств доминирования полюсов.
2.1.3.2 Критерий едоминирования полюсов.
2.1.3.3 Обоснование необходимости учета нулей и полюсов
2.1.3.5 Прямые показатели качества на основе расположения нулей и полюсов
2.1.3.5 Определение границы области расположения доминирующих полюсов, соответствующей заданным параметрам переходного процесса.
2.1.4 Методика определения прямых показателен качества по расположению нулей и полюсов систем.
2.1.5 Методика построения границы области расположения доминирующих полюсов, соответствующей заданным интервалам показателей качества
2.2 Синтез параметров ПИДрегуля гора с учетом заданных
показателей качества
2.2.1 Обзор существующих методов настроек параметров ПИДрегулятора
2.2.1.1 Метод настройки ЦиглераНикольса.
2.2.1.2 Метод настройки Шубладзе.
2.2.1.3 Метод настройки Куна Тправило.
2.2.1.4 Метод настройки Шеделя.
2.2.2 Оценка существующих методов настройки параметров ПИДрегулятора.
2.2.3 Проблемы корневого синтеза параметров регулятора.
2.2.4 Синтез ПИДрегулятора по расположению нулей и полюсов САУ.
2.2.4.1 Постановка задачи синтеза
2.2.4.2 Вывод основных соотношений.
2.2.4.3 Синтез параметров ПИДрегулятора.
2.2.5 Методика синтеза параметров ПИДрегулятора на основе заданных доминирующих полюсов системы.
2.2.6 Методика синтеза параметров ПИДрегулятора без задания доминирующих полюсов.
2.3 Пример
2.4 Основные результаты.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ ИНТЕРВАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С УЧЕТОМ РАСПОЛОЖЕНИЯ НУЛЕЙ И ПОЛЮСОВ
3.1 Существующие подходы исследования интервальных систем
3.2 Постановка задачи синтеза
3.3 Синтез ПИДрегулятора интервальной системы с учетом расположения ее полюсов и нулей
3.3.1 Построение границ расположения нулей ПИДрегулятора при заданном перерегулировании
3.3.2 Построение границ расположения нулей ПИДрегулятора при заданном времени регулирования
3.3.3 Синтез параметров ПИДрегулятора для интервального объекта по перерегулированию и времени регулирования.
3.4 Методика синтеза параметров ГШДрегулятора интервальной
системы по расположению корней системы
3.5 Примеры.
3.5.1 Пример 1.
3.5.2 Пример 2.
3.6 Достоинства и недостатки разработанного подхода.
3.7 Направления развития работы.
3.8 Основные результаты.
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ИДЕНТИФИКАЦИИ И СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ИХ НУЛЕЙ И ПОЛЮСОВ.
4.1 Описание объекта
4.2 Математическая модель исполнительной подсистемы.
4.3 Постановка задачи.
4.4 Идентификация контура тока исполнительной подсистемы
4.5 Робастный синтез ПИДрегулятора контура скорости
4.6 Основные результаты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


IV Всероссийская конференция молодых ученых Материаловедение, технологии и экология в 3м тысячелетии, г. X научнопрактическая конференция Средства и системы автоматизации проблемы и решения, г. Ii , ii, i I г. XVII международная конференция по автоматическому управлению. Автоматика, г. IX Всероссийская научнопрактическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Молодежь и современные информационные технологии, г. Томск,
XVII Международная научнопрактическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Современные техника и технологии, г. Томск, . По теме диссертации опубликовано работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа содержит 7 страниц машинописного текста, рисунков, 1 таблицу, список литературы из 2 наименований. ГЛАВА 1. Идентификация является важным этапом проектирования САУ. Ее смысл заключается в выявлении основных свойств объекта с целью дальнейшего эффективного управления им. Очевидно, что задачу идентификации характеристик системы можно рассматривать как первостепенную по отношению к задаче управления системой. Нельзя управлять системой, если она не идентифицирована, либо заранее, либо в процессе управления. Например, невозможно управлять автомобилем, если неизвестна его реакция на поворот руля, нажатие акселератора или тормоза, то есть пока не будут известны его свойства. Сам термин идентификация является весьма емким и интуитивно понятным. Например, Идентифицировать личность по отпечаткам пальцев, Идентифицировать качество продукта по характерным признакам. В этой работе ограничимся следующим определением Идентификация это процесс сбора, накопления и обработки информации для получения математической модели объекта управления . Под математической моделью будем понимать оператор связи между функциями сигналов на входах и выходах объектов. ПФ, набором правил поведения объекта и др. При этом она должна отражать основные особенности функционирования объекта в тех или иных условиях его эксплуатации. Как правило, по возможности в ней игнорируются второстепенные факторы с целью упрощения и повышения удобства для проведения анализа и компьютерной реализации. Задачи, связанные с созданием математической модели чаще всего решаются в два этапа. Обычно эта модель содержит неизвестные параметры, получение которых на основе априорных знаний слишком сложно, а в некоторых случаях невозможно. Эта модель часто содержит также некоторые элементы структуры, целесообразность включения которых не очевидна. Таким образом, после первого этапа необходим второй, в ходе которого на основе наблюдений за входными и выходными переменными решается вопрос о структуре объекта, и оцениваются его параметры. В решении задач второго этапа существенную роль играет эксперимент, наблюдение за входными и выходными сигналами. Путем математической обработки этих наблюдений и решается задача идентификации. При создании модели объекта, как правило, возникают два главных вопроса о его структуре и параметрах. Поэтому обычно различают структурную и параметрическую идентификацию. Достаточно очевидно, что структурную идентификацию считают первичной, а параметрическую вторичной. Действительно, на первый взгляд, прежде всего, нужно определить, какие элементы входят в структуру объекта, как они расположены в ней, и только потом устанавливать их численные значения. Однако на практике часто бывает, что решают совместно обе задачи, в случае, когда при проведении параметрической идентификации некоторые параметры оказываются пренебрежимо малыми, порядок модели понижают, постепенно уточняя как параметры, так и структуру объекта. Однако ввиду большого разнообразия объектов управления статические динамические, линейные нелинейные, непрерывные дискретные, стационарные нестационарные, одномерные многомерные, количество методов идентификации, предложенных па сегодняшний день, также достаточно велико. Это, естественно, затрудняет выбор требуемого метода для проведения идентификации.