Оптимальное по быстродействию управление электромеханическими системами

• Автор: Крючков, Владимир Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Методы синтеза оптимальных быстродействующих регуляторов.

1.1 Известные методы синтеза оптимальных быстродействующих регуляторов.

1.2 Синтез оптимальных быстродействующих регуляторов с использованием поверхности переключения

1.2.1 Структура поверхности переключения

1.2.2 Методобратного времени

1.2.3 Метод на основе характеристических уравнений

1.2.4 Использование нейронных сетей.

2 Метод проекций.

2.1 Постановка задачи метода

2.2 Алгоритм метода и структурная схема регулятора
2.3 Оценка параметра регулятора времени достижения поверхности переключения.
2.4 Учет наличия ограничений накладываемых на фазовые координаты.
2.5 Сравнительный анализ результатов моделирования метода и точного решения на примере системы третьего порядка
2.6 Распространение метода на колебательные и нелинейные системы
3. Модификация метода проекций.
3.1 Представление фазовой траектории в численной форме
3.2 Использование нейронных сетей для аппроксимации фазовых траекторий.
3.3 Настройка нейронных сетей по результатам данных серии экспериментов
3.4 Конструкция регулятора с блоком на основе нейронных сетей
3.5. Уточнение корней решения итерационными методами для системы нелинейных уравнений
4 Синтез оптимального быстродействующего регулятора привода постоянного тока.
4.1 Постановка задачи
4.2 Определение фазовых траекторий.
4.3 Применение нейронных сетей для аппроксимации фазовой траектории
4.4 Синтез регулятора и моделирование переходных процессов
4.5 олучение аналитического уравнения поверхности переключения для эквивалентной системы второго порядка, сравнение результатов моделирования с результатами метода проекций
4.6 Сравнение результатов моделирования метода проекций системы третьего порядка с численными решениями на основе мстодаобратного времени
4.7 Усовершенствование регулятора с использованием аналитической функции поверхности переключения второго порядка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


Процесс вычисления оптимального по быстродействию управления сводится к простому многократному использованию рекурсивной процедуры определения необходимых численных значений комбинаций положений объекта управления в фазовом пространстве в процессе устранения рассогласований, координат текущего положения и требуемого. Предложенная методика совместного применения программ для математических расчетов Maple и Matlab, включая использование редактора структурного моделирования MatLabSimulink, позволяет проводить моделирование оптимальных быстродействующих управлений в рамках предлагаемого метода. В середине -го века использовались алгоритмы управления на основе различных П, ПИ, ПИД регуляторов, однако, в современном мире требования к качеству процесса управления изменились - возросли. В результате постепенного усложнения объектов регулирования, возрастающих требований к системам управления, повышению производительности и других критериев стали проявляться естественные ограничения возможностей современной науки и технологий конструирования регуляторов. Которые постоянно увеличивают объемы трудозатрат на решение этих вопросов. В настоящее время при решении проблем теории управления задействовано много научных коллективов и институтов по всему миру. Существует большое разнообразие подходов, методов и направлений. Больше всего в данном направлении работ идет за рубежом: восточной Азии, Японии и Америке. Большое значение в быстром развитии этого направления оказал последний «скачок» в области робототехники и микроэлектроники, где четкое математическое описание объекта или системы практически не возможно, а определение управляющих воздействий на систему в области недостатка информации необходимо. Обсуждения и дискуссии о возможности и эффективности применения интеллектуальных систем постепенно сокращаются. Сейчас ни у кого не вызывает сомнений тог факт, что для управления в ряде задач нужны интеллектуальные системы в контуре управления. Особенно эффективно использование последних систем для моделирования. Можно с уверенностью сказать, что серьезное применение их лишь начинается. Интеллектуальные системы удобнее всего использовать для предсказания входного сигнала, моделирования объекта управления, проведения идентификации, для проведения необходимых расчетов для адаптации системы к изменяющемуся входному сигналу. К понятию интеллектуальных относятся сегодня системы управления, которые в той или иной форме имитируют форму мышления человека с целью решения технических, экономических, информационных или иных задач. Одно из отличительных свойств систем - обучаемость, на основе этого свойства нейро-нечеткие сети рассматривают как универсальный аппроксиматор, способный реализовать любые преобразования входных воздействий данных в выходные [6,7,8]. Однако, первые серьезные теоретические обобщения большого количества систем и методов релейного управляющего воздействия вышли в свет лишь после Второй мировой войны. Здесь наиболее заметными стали монографии И. Флюгге-Лотц и Я. З. Цыпкина. В -х годах Я. З. Цыпкин и Хамель сумели в достаточной степени завершить разработку теории релейных систем. Параллельно в области оптимальных систем разрабатывались два совершенно новых подхода. Это принцип максимума Понтрягина и метод динамического программирования Веллмана. Метод принципа максимума Понтрягина является расширением классического вариационного исчисления на случай, когда управляющие воздействия ограничены и описаны кусочно-непрерывными функциями. Принцип максимума является необходимым условием оптимальности, для линейных систем - необходимым и достаточным. Синтез оптимальных быстродействующих регуляторов с использованием данного подхода обладает существенными сложностями, к примеру, вычисления неизвестных постоянных. Словосочетание динамическое программирование впервые было использовано в -х годах Р. Веллманом для описания процесса нахождения решения задачи, где ответ на одну задачу может быть получен только после решения задачи,«предшествующей)ей. В г. Вклад Веллмана в динамическое программирование был увековечен в названии уравнения Веллмана, центрального результата теории динамического программирования, который переформулирует оптимизационную задачу в рекурсивной форме.