Метод предельных отклонений в проектировании следящих систем

• Автор: Семашкин, Валентин Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 136 с. : ил.

1 Краткий обзор метода предельных отклонений.

1.1 Практические проблемы, потребовавшие разработки метода.

1.2 Основные положения метода предельных отклонений.

1.3 Современное состояние метода предельных отклонений

Выводы по главе 1.

2 Формирование задающего устройства для исследования следящих систем методом предельных отклонений.
2.1 Связь технических требований к следящей системе с требованиями к задающему устройству

2.2 Задача о границе области достижимости линейного звена второго порядка.

Метод формирования ЗУ.

2.3 Формирование задающего устройства для привода вертикального наведения ЗРПК

2.4 Постановка требований к объекту управления следящей системы на основе задающего устройства
2.5 Проверка требований к гидроприводу наведения ЗРПК и выбор двигателя и редуктора для электропривода
Выводы по главе 2.
3 Предельнодостижимая точность следящих систем.
3.1 Предельное отклонение в импульсных системах.
3.2 Постановка задачи о предельнодостижимой точности слежения импульсной системы
3.3 Теорема о предельнодостижимой точности линейной системы.
3.4 Сравнение теоремы о предельнодостижимой точности линейной системы с уже известными результатами.
3.5 Обобщение теоремы о предельнодостижимой точности линейной системы
на случай непрерывного времени.
3.6 Метод определения требований к исполнительному двигателю.
3.7 Проверка предельно достижимой точности слежения гидравлического и электрического приводов.
Выводы по главе
4 Синтез регулятора, обеспечивающего высокую точность слежения.
4.1 Регулятор, оптимальный по отклонению в конечный момент.
4.2 Синтез стационарного закона управления на основе полученных результатов.
4.3 Переход от модели расширенной системы к реальной следящей системе. Оптимальная по предельному отклонению фильтрация сигналов.
4.4 Синтез стационарного регулятора для гидропривода наведения ЗРПК
4.5 Синтез стационарного регулятора для электропривода с учтом реальной динамики схемы управления и датчиков.
4.6 Сравнение результатов синтеза регулятора для электропривода с результатами традиционных методов синтеза
4.7 Регулятор с динамическим подбором параметров
4.8 Регулятор с динамическим подбором параметров для гидропривода наведения ЗРПК. Сравнение с результатами других авторов
Выводы по главе 4.
Заключение
Библиографический список. .
Приложение. Акт внедрения результатов диссертационной работы
Обозначения и сокращения
ГТ гарантированная точность
ДПТ двигатель постоянного тока
ЗРГК зенитный ракетнопушечный комплекс
ЗУ задающее устройство
ЛА летательный аппарат
ЛАФЧХ логарифмические амплитуднофазовые частотные характеристики СКВТ синуснокосинусный вращающийся трансформатор ТГ тахогенератор
Введение


Для проверки применимости линейных моделей необходимо знать, не выйдет ли переменная величина в процессе управления на ограничение. Проверка качества работы системы. Большинство требований качества систем управления являются именно ограничениями максимальновозможных значений переменных величин. Например максимальная угловая погрешность наведения орудия на цель должна быть не больше чем XXX мрад. Наиболее затруднительно решение таких проблем для следящих систем, то есть систем, воспроизводящих заранее не известный входной сигнал. При этом невозможно построить систему, одинаково хорошо воспроизводящую любой произвольный входной сигнал. То есть следящие системы имеет смысл исследовать только в контексте некоторого множества класса возможных входных сигналов. Однако классические методы не могли дать ответы на поставленные вопросы. Метод частотных характеристик 7, 8, , позволяет анализировать качество воспроизведения только гармонических сигналов. Однако реальные классы входных сигналов значительно богаче. Методы модального управления позволяют синтезировать импульсные регуляторы с конечным числом шагом управления при слежении за затухающими гармоническими сигналами. Однако, вопервых, такие сигналы вновь мало похожи на реальные сигналы следящих систем. А вовторых, эти методы не позволяют в явном виде оптимизировать максимальные значения переменных. Задача аналитического конструирования оптимальных регуляторов АКОР в своей классической постановке , , управление, оптимальное по среднеквадратичным критериям качества вообще не позволяет ни задать класс сигналов, ни исследовать максимальные значения переменных на нм. Более общим случаем является управление, оптимальное по произвольному интегральному критерию качества , , . Однако он попрежнему не позволяет ни задать класс сигналов, ни исследовать максимальные значения переменных на нм. Решение задачи о предельном отклонении о накоплении возмущений для линейных систем с ограниченным только по абсолютной величине входным сигналом опубликовано в г. Б.В. Булгаковым 9. Но этот результат имел скорее теоретический, нежели практический интерес, так как ограниченный только по абсолютной величине сигнал может иметь стремящиеся к бесконечности значения производных, а, значит, и стремящуюся к бесконечности мощность. В реальных системах такие сигналы не встречаются, и требовать качественной работы системы с ними бессмысленно. Дальнейшее развитие ТАУ во второй половине XX века привело к созданию теории нелинейных систем управления. Для нелинейных следящих систем вновь было необходимо исследовать показатели качества в виде максимальновозможных значений переменных на классе возможных входных сигналов. Гидравлический привод. Учитываются следующие нелинейности механические упоры подвижных звеньев в механизме управления заслонка, золотник, люлька гидронасоса, ограничение давления жидкости в магистрали сбросовыми клапанами, люфт и сухое трение в редукторе. Электрический привод. Учитываются следующие нелинейности запаздывание и квантование по уровню в цифровом контроллере, широтноимпульсная модуляция сигнала управления, усилитель мощности сигнала управления, работающий в ключевом режиме режим Г и ограничивающий ток в выходной цепи, модулированный сигнал на выходе датчика ошибки слежения пара вращающихся трансформаторов, зашумлнный сигнал на выходе тахогенератора постоянного тока, люфт и сухое трение в редукторе. Прямого решения перечисленных задач длительное время не существовало. В инженерной практике применялись различные обходные решения, например вместо бесконечного множества возможных входных сигналов перечислялся конечный набор типовых сигналов. В этом случае вычисление максимально возможного значения осуществлялась простым перебором. Именно для описания классов возможных сигналов и исследования на таких классах максимальновозможных значений переменных в нелинейных системах был разработан метод предельных отклонений. Основные идеи метода предельных отклонений были опубликованы Н. Н. Макаровым в году и с тех пор не претерпели существенных изменений.