Разработка и исследование адаптивных систем управления нелинейными электромеханическими объектами с упругими деформациями

• Автор: Чан Ань Зунг
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Математические модели многомассовых нелинейных упругих электромеханических объектов с подчиненным управлением.
1.1. Математические модели многомассовых нелинейных упругих механических объектов. Учет зазоров в упругих связях.
1.1.1. Математические модели многомассовых нелинейных упругих механических объектов. Две формы моделей.
1.1.2. Математическая модель многомассового упругого механического объекта с учетом зазоров в упругих связях
1.2. Постановка задач управления нелинейными упругими электромеханическими объектами

1.2.1. Задачи подавления упругих колебаний.

1.2.2. Задачи применения стационарных наблюдателей в реализации систем управления не полностью измеримыми упругими объектами

1.3. Упругие электромеханические следящие системы с подчиненным управлением

1.3.1. Типовая промышленная система с подчиненным управлением многомассовым упругим электромеханическим объектом.
1.3.2. Расчетные формулы типовых настроек контурных П и ПИрегуляторов в электромеханической системе подчиненного управления.
1.3.3. Расчетные уравнения следящих систем с двух и трехмассовым упругим электромеханическим объектом и подчиненным управлением
1.4. Выводы по первой главе.
2. Прямые адаптивные системы управления многомассовыми нелинейными упругими электромеханическими объектами с мажорирующими
функциями.
2.1. Базовые структуры прямых адаптивных законов с алгоритмами па
рамстрической и сигнальной настройки и мажорирующими функциями.
2.1.1. Базовые структуры прямых адаптивных законов с параметрической настройкой и мажорирующими функциями
2.1.2. Базовые структуры прямых адаптивных законов с сигнал,ной настройкой и мажорирующими функциями.
2.2. Модальное управление, эталонная модель и наблюдатель состояния многомассовых нелинейных упругих электромеханических объектов.
2.2.1. Модальное управление и эталонная модель многомассовых упругих электромеханических объектов.
2.2.2. Идентификатор состояния наблюдатель многомассовых упругих электромеханических объектов.
2.3. Разработка прямых адаптивных систем с мажорирующими функциями для управления двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты моделирования.
2.3.1. Исследование характеристик следящей системы с жестким и упругим объектом, с постоянными параметрами и подчиненным управлением
2.3.2. Расчет, построение и моделирование прямой адаптивной системы с параметрической настройкой и мажорирующими функциями для управления двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом
2.3.3. Построение прямой адаптивной системы с сигнальной настройкой и мажорирующими функциями для управления двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом
2.4. Разработка прямых адаптивных систем с мажорирующими функциями для управления трехмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты моделирования
2.4.1. Исследование характеристик следящей системы с жестким и упругим объектом, с постоянными параметрами и подчиненным управ
лением
2.4.2. Расчет, построение и моделирование прямой адаптивной системы с параметрической настройкой и мажорирующими функциями для управления трехмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом
2.4.3. Построение прямой адаптивной системы с сигнальной настройкой и мажорирующими функциями для управления трехмассовым
нелинейным упругим электромеханическим объектом
2.5. Выводы по второй главе.
3. Нейронечеткие системы управления многомассовыми нелинейными упругими электромеханическими объектами
3.1. Понятие о нейронечетких системах управления. Нейронечеткий регулятор с правилами ТБК.
3.1.1. Нейронечеткие системы
3.1.2. Обучение нейронечеткой системы.
3.1.3. Нейронечеткий регулятор с правилами ТБК.
3.2. Разработка нейронечетких систем с правилами ТБК для управления двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты обучения и моделирования
3.2.1. Нейронечеткое управление двухмассовым упругим электромеханическим объектом с эталонной моделью.
3.2.2. Нейронечеткое управление двухмассовым упругим электромеханическим объектом с обратными связями по переменным состояния
и их производным.
3.2.3. Исследование влияния нелинейностей на работу нейронечет
ких систем управления двухмассовым упругим объектом
3.3. Разработка нейронечетких систем с правилами ТБК для управления трехмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты обучения и моделирования
3.3.1. Нейронечеткое управление трехмассовым упругим электромеханическим объектом с эталонной моделью
3.3.2. Нейронечеткое управление трехмассовым упругим электромеханическим объектом с обратными связями по переменным состояния
и их производным
3.3.3. Исследование влияния нелинейностей на работу нейронечетких систем управления трехмассовым упругим объектом.
3.4. Выводы по третьей главе
4. Компьютерная реализация семейства аналитических и интеллектуальных адаптивных систем управления реальным двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом.
4.1. Расчет промышленного макета двухмассового нелинейного упругого электромеханического объекта.
4.2. Разработка беспоисковой прямой адаптивной системы управления в режиме реального времени двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты экспериментов
4.2.1. Расчет модального управления, эталонной модели и наблюдателя состояния для реального двухмассового упругого электромеханического объекта.
4.2.2. Построение в среде МЛТЬАВ БМЛЛЧК прямой адаптивной системы с параметрической настройкой и мажорирующими функциями для управления в режиме реального времени двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом.
4.3. Разработка нейронечеткой системы с правилами ТБК для управления в режиме реального времени двухмассовым нелинейным упругим электромеханическим объектом. Результаты экспериментов
4.4. Выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы


СанктПетербург, на Третьей всероссийской научнотехн. Мехатроника, автоматизация, управление г. СанктПетербург, па Третьей международной, паучпопракгич. Дни науки г. Днепропетровск и на международной научнотехн. Проблемы информационнокомпьютерных технологий и мехатроники г. Дивноморское а также на внутривузовских научнотехнических конференциях в СПбГЭТУ ЛЭТИ в , и гг. Публикации. По теме диссертации опубликовано научных работ, из них 5 статьей 3 статьи включены в перечень изданий, рекомендованных ВАК и 5 работ в материалах международных и всероссийских научнотехнических конференций. Кроме того, 2 статьи находятся в печати. Математические модели миогомассовых нелинейных упругих механических объектов. Математические модели многомассовых нелинейных упругих механических объектов. Ограничиваясь рамками конечномерных объектов, будем рассматривать конечное число точечных масс, соединенных упругими связями, упругие связи считать лишенными массы, а сами упругие силы, воздействующие на материальные точки, рассматривать как потенциальные, относя потери при деформации к работе непотенциальных сил трения диссипативных сил. В качестве обобщенных координат, характеризующих потенциальную энергию упругих связей, будем выбирать упругие деформации, определяющие отклонение конфигурации упругого механического объекта от его жесткого скелета. Будем считать, что направления упругих сил или упругих моментов, возникающих при деформации растяжения или скручивания, совпадают с направлениями осей упругих связей, тем самым пренебрегая возникающими при деформациях отклонениями осей упругих связей от их положения в жестком скелете. Будем предполагать, что упругие деформации малы но сравнению с геометрическими размерами объекта. Последнее часто имеет место в практических задачах, когда рассматриваю гея такие металлы, упругие конструкции которых не допускают больших изменений размеров и форм. Ач КчСч 0, 1. А0 всегда матрица трения К 0 матрица упругости С0 Ои вектор обобщенных управляющих сил. Так как пространственные механические со многими степенями подвижности объекты самого различного назначения имеют в каждой степени свой исполнительный привод например, электропривод, через посредство которого передаются на объект управляющие воздействия, то в качестве объекта управления будем рассматривать многомассовый упругий объект, отнесенный к одной степени подвижности. Он представляет собой однонаправленную однолинейную и в общем случае разветвленную цепную модель рис. Рис. Модель состоит из точечных масс т и соединяющих их упругих связей пружин с коэффициентами упругости рц , у 1, . Рк соединяют кс массы с основанием, скрепленным с инерциальной неподвижной системой координат. На точечные массы действуют внешние, в частности, управляющие силы м, например, силы исполнительных приводов, силы фения не показаны. В качестве обобщенных координат полагаем пространственные перемещения сг точечных масс. Мы будем рассматривать и неразветвленную цепную модель, схема которой представлена на рис. Рис. Полагая, что движение упругого объекта всегда носит выраженный колебательный характер иначе постановка задачи подавления упругих колебаний не имела бы смысла, будем пренебрегать собственными потерями в механической конструкции а также электромагнитными потерями при описании исполнительных приводов, считая их естественное демпфирующее влияние несущественным по сравнению с принудительным демпфированием, вносимым средствами управления, и потому примем матрицу трения К 0 нулевая матрица. Считая матрицу инерции функциональной, будем учитывать то, что параметры упругих объектов степеней подвижности нелинейны и нестационарны зависят от темпов программного движения общей взаимосвязанной конструкции. Учтем в общем случае также нелинейности упругих связей, вносимых зазорами рис. Рассмотрим две формы математических моделей многомассовых упругих механических объектов, удобные для различных приложений к задачам управления упругими деформациями. Первая форма описания многомассового упругого механического объекта в терминах упругих деформаций.