Разработка методов повышения точности регулирования в релейных системах управления

• Автор: Кочетков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Проблемы анализа н синтеза систем с разрывными управлениями, функционирующих в скользящем режиме.

1.1. Доопределения уравнений движения в скользящем режиме.

1.2. Перспективы развития теории скользящих режимов. Проблема автоколебаний при движении в реальном скользящем режиме.

1.3. Синтез инвариантных систем в классе разрывных управляющих воздействий

1.3.1. Инвариантность к произвольным возмущениям

1.3.2. Инвариантность к модельным возмущениям

1.4. Цели и задачи диссертационной работы

Глава 2. Доопределение движенш в скользящем режиме

но обратной связи.

2.1. Постановка задачи стабилизации для линейной системы
2.2. Регуляризация описания движения в скользящем режиме по обратной связи для линейных систем.
2.3. Постановка задачи стабилизации для нелинейной системы.
2.4. Процедура регуляризации по обратной связи для нелинейной системы
2.5. Выводы к главе 2
Глава 3. Компенсация нендеалыюстен релейных элементов
3.1. Использование эффекта впбролннеаризацпи.
3.2. Использование интегральной обратной связи.
3.3. Оценивание чатгеринга.
3.4. Выводил к главе 3.
Глава 4. Инвариантность в релейных системах с учетом неидеальностей релейных элементов.
4.1. Обеспечение инвариантности с использованием принципов высокочастотной модуляции
4.2. Конечная частота и оценка погрешности
4.3. Оценка погрешности при подавлении внешних возмущений.
4.4. Результаты моделирования линеаризованной электромеханической системы
4.5. Выводы к главе 4.
Глава 5. Алгоритмы управления и идентификации в задаче оценивания профиля поверхности.
5.1. Постановка задачи.
5.2. Синтез алгоритма управления.
5.3. Синтез алгоритма идентификации.
5.4. Результаты моделирования.
5.5. Выводы к главе 5
Заключение
Список литературы


Проводится сравнительный анализ разработанной процедуры доопределения по обратной связи движения по поверхности разрыва с известными подходами Филиппова А. Ф., Пятницкого Е. С., Уткина В. И. В разделах 2. Третья глава посвящена проблеме синтеза инвариантных систем при действии внешних ограниченных модельных возмущений и неидеальных релейных элементах. В разделе 3. Показано, что при ограниченных коэффициентах усиления обратной связи величина пограничною слоя, а, следовательно, и автоколебаний, может быть уменьшена за счет подачи на вход релейного элемента высокочастотного модулирующего сигнала. При этом на физическом уровне данный подход предполагает использование обратно пропорциональной связи между частотой и амплитудой автоколебаний в реальном скользящем режиме. При стремлении частоты модуляции к бесконечности движения замкнутой системы в пограничном слое происходят без низкочастотных колебаний и описываются некоторой усредненной системой дифференциальных уравнений, собственные числа характеристического уравнения которой могут быть выбраны произвольным образом за счет коэффициентов усиления обратной связи. Данный эффект, хорошо известный в технических приложениях и получивший название «вибролинеаризующего» (Фельдбаум A. A., Цыпкии Я. З., Красовекий A. A., Астром К. Д., Моссахсб С. В разделе 3. В разделе 3. Разработана процедура оценки амплитуды автоколебаний, позволяющая выбрать на практике частоту модуляции. В четвертой главе разработана процедура синтеза инвариантных систем с разрывными управляющими воздействиями. В разделе 4. Уо-нэм У . М., Уткин В. А.) на основе алгоритмов, разработанных в главах 2, 3. Данный алгоритм обеспечивает в предельном случае (частота модуляции стремится к бесконечности) полную инвариантность к внешнему модельному возмущению. В разделе 4. Показано, что в этой ситуации можно обеспечить только s-инвариантность к внешним возмущениям, получены оценки точности регулирования при конечных коэффициентах усиления обратной связи и частоте модуляции. В разделе 4. Данный результат позволяет вычислить ограничение на коэффициенты усиления в зависимости от частоты. В разделе 4. В пятой главе решается задача оценивания профиля поверхности с помощью профилографа—профилометра с дифференциальным электромеханическим преобразователем. Наличие возмущений ограничивает возможности применения стандартных подходов к идентификации профиля поверхности, которые базируются на принципах амплитудной модуляции высокочастотного сигнала с выхода электромеханического преобразователя- В качестве объекта управления рассматривается электромеханический преобразователь профилографа-профилометра серии 2 с типовыми характеристиками. В разделе 5. В разделе 5. Основная идея базируется на создании с помощью управляющих воздействий автоколебаний в замкнутой системе, при которых возможно использование процедур, разработанных в главах 2. Показано, что при этом в предельном цикле также проявляется эффект вибролинсаризации, обусловленный внутренними автоколебаниями системы. В разделе 5. В разделе 5. Методы исследования. Теоретические результаты работы обоснованы математически с использованием аппарата линейной алгебры, математического анализа, теории дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, методов современной теории управления: блочного принципа управления, разделения движений в классах систем с большими коэффициентами и разрывными управлениями, функционирующих в скользящем режиме, теории наблюдателей состояния, динамической компенсации, инвариантности и устойчивости. Теоретические положения подтверждены результатами моделирования в среде МАТЬАВ^ппиПпк, а также их практическим использованием в задачах управления профилографом-профилометром серии 2. Научная новизна. В отличие от известных методов доопределения движения в скользящем режиме, основанных на стремлении неидеальностей различного рода к нулю, в данной работе неидеальные релейные характеристики являются неизменяемой частью модели объекта управления. Предложен способ их компенсации за счет использования глубоких обратных связей, позволяющий в пределе организовать идеальный скользящий режим и формализовать уравнения скольжения.