Методы анализа и синтеза релейных следящих систем с нелинейными объектами управления

• Автор: Моржов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Исследование периодических движений в релейных

автоколебательных следящих системах методом фазового годографа

1.1. Фазовый годограф релейной системы

1.2. Дифференциальное уравнение фазового годографа для

кусочнолинейных объектов управления

1.3. Построение фазового годографа для объектов с ограничителями

1.4. Алгебраический критерий асимптотической орбитальной устойчивости автоколебаний

1.5. Пример исследования автоколебаний в релейной следящей системе, содержащей звено с ограничителями.

Выводы по разделу.

Глава 2. Метод линеаризации по полезному сигналу релейных
следящих автоколебательных систем, содержащих звенья с ограничителями.
2.1. Определение производных фазового годографа.
2.2. Линеаризация системы по полезному сигналу
2.3. Пример классической линеаризации релейной системы, содержащей звено с ограничителями в форме механических упоров
Выводы по разделу.
Глава 3. Метод дискретной линеаризации по полезному сигналу
релейных автоколебательных следящих систем.
3.1. Линеаризующее разностное уравнение для систем с двухпозициониым релейным элементом
3.2. Линеаризующее разностное уравнение для систем с трехпозиционным релейным элементом
3.3. Линеаризация релейных систем, содержащих звенья с ограничителями
3.4. Линеаризация релейных систем со статическими нелинейностями
3.5. Использование дискретной линеаризации для исследования режима слежения релейной системы.
3.6. Повышение точности метода дискретной линеаризации
3.7. Применение дискретного метода для классической линеаризации релейной системы
3.8. Критерий устойчивости режима слежения релейной системы.
3.9. Дискретная линеаризация по полезному сигналу релейного автоколебательного объмного силового гидропривода
3 Пример дискретной линеаризации по полезному сигналу релейной следящей системы с кусочнолинейным объектом управления.
3 Пример использования дискретного метода для классической линеаризации релейной следящей системы
Выводы по разделу
Глава 4. Исследование релейных следящих систем, работающих в
режиме вынужденных колебаний
4.1. Условия возникновения вынужденных колебаний.
4.2. Устойчивость вынужденных колебаний
4.3. Дискретная линеаризация по полезному сигналу релейных следящих систем, работающих в режиме вынужденных колебаний
4.4. Исследование систем, работающих в режиме широтноимпульсной модуляции
4.5. Исследование релейного электропривода постоянного тока, работающего в режиме вынужденных колебаний
Выводы по разделу.
Глава 5. Синтез воздушнодинамического рулевого привода,
работающего в режиме вынужденных колебаний.
5.1. Метод синтеза релейных следящих систем.
5.2. Математическая модель воздушнодинамического рулевого привода
5.3. Построение ансамбля фазовых годографов.
5.4. Постановка задачи синтеза
5.5. Формирование структуры замкнутой системы.
5.6. Исследование воздушнодинамического рулевого привода в рамках решения задачи конечномерной оптимизации
5.7. Решение задачи конечномерной оптимизации.
5.8. Анализ синтезированного привода с помощью компьютерного моделирования.
Выводы по разделу.
Заключение.
Литература


Практическая значимость разработанных методов анализа и синтеза заключается в том, что они являются эффективным инструментом для создания высокоточных релейных следящих систем в различных областях техники. Очень важно, что эти методы охватывают релейные системы с любыми нелинейными объектами управления и, следовательно, пригодны для широкого класса технических систем. Далее, предложенные методы можно успешно использовать при проектировании нелинейных следящих систем, работающих в режиме IIIИМ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. В первой главе рассматривается исследование автоколебаний в релейных системах с нелинейными объектами управления. Во второй главе предлагается метод линеаризации по полезному сигналу релейных следящих систем с двухпозиционным релейным элементом, содержащих звенья с ограничителями как в форме механических упоров, так и в форме насыщения. Третья глава посвящена разработке метода дискретной линеаризации по полезному сигналу релейных следящих систем с любыми нелинейными объектами управления. В четвертой главе рассматриваются релейные следящие системы с нелинейными объектами управления, работающие в режиме вынужденных колебаний. На системы рассматриваемого класса распространяется метод дискретной линеаризации. Кроме того, получен алгебраический критерий устойчивости вынужденных колебаний в релейных системах с кусочнолинейными объектами управления. Пятая глава посвящена разработке метода синтеза релейных следящих систем с нелинейными объектами управления и синтезу с его помощью релейного воздушнодинамического рулевого привода ВДРП, функционирующего в режиме вынужденных колебаний. В диссертации нашли отражение результаты исследований, проведенных автором в рамках фанта 6 Российского фонда фундаментальных исследований Прикладная теория релейных систем с нелинейными объектами управления, выполнявшегося в гг. Разработанные методы анализа и синтеза релейных следящих систем внедрены для практического использования в ГУП КБ приборостроения г. Тула. Полученные результаты используются также в учебном процессе Тульского государственного университета. Автор диссертации считает своим долгом выразить глубокую признательность и благодарность научно. Николаю Васильевичу Фалдину. Глава 1. В настоящей диссертационной работе рассматриваются автоматические системы, в которых в качестве управляющего устройства используется двухпозиционный или трехпозиционный симметричный релейный элемент. Статические характеристики указанных релейных элементов представлены соответственно на рис. Характерной чертой релейных автоматических систем является возможность возникновения в них периодических движений, которым в фазовом пространстве системы соответствуют замкнутые траектории предельные циклы. В таких системах периодические движения можно определить точно, используя условия переключения релейного элемента с одного уровня на другой. Эта идея положена в основу известных методов Цьтпкина, Гамеля, а также метода фазового годографа, разработанного сотрудниками кафедры Системы автоматического управления Тульского государственного университета. Данная глава посвящена способам построения фазового годографа, особенностям исследования с его помощью релейных автоколебательных следящих систем с нелинейными в том числе и с кусочнолинейными объектами управления. Отдельное внимание уделяется исследованию устойчивости автоколебаний. Введем понятие фазового годографа релейной системы. На рис. Релейный элемент является двухпозиционным. Рис. Цх,и, 1. Л,6, ъ устх, 1. Ф задается статической характеристикой двухпозиционного релейного элемента см. Л высота полки реле, 2Ь ширина петли гистерезиса, ах гладкая скалярная функция, удовлетворяющая условию ах ах, у входной сигнал. Цхуи х,иу и Г . Ограничимся рассмотрением простых в интервале 0, где 2Тпериод, управление и0 изменяет знак только два раза см. Т хг периодических движений. В автономной у релейной системе 1. Будем определять периодическое движение точкой хГ, соответствующей переключению релейного элемента с минуса на плюс.