Синтез динамических систем управления по выходным переменным на основе блочного подхода

• Автор: Уткин, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Методы синтеза систем с разделяемыми движениями

1.1. Метод разделения движений.

1.1.1. Системы с разрывными управлениями.

1.1.2. Системы с большими коэффициентами.

1.1.3. Сингулярно возмущенные системы

1.1.4. Практические аспекты

1.2. Управляемость. Блочноканонические представления

1.2.1. Управляемость линейных систем.

1.2.2. Управляемость нелинейных систем.

1.3. Наблюдаемость. Блочноканонические представления
1.3.1. Наблюдаемость линейных систем.
1.3.2. Наблюдаемость нелинейных систем.
1.4. Выводы и постановка задач.
Глава 2. Структурные свойства линейных систем в задаче слежения
2.1. Описание проблемы. Постановка задач.
2.2. Блочная форма управляемости относительно выходных переменных линейных систем.
2.3.Условия разрешимости различных задач управления
2.3.1. Наблюдаемость.
2.3.2. Управляемость и стабилизируемость.
2.3.3. Разрешимость задачи слежения
2.4. Синтез линейных систем с одним входом и одним выходом, функционирующих в условиях параметрической неопределенности
2.4.1. Постановка задач
2.4.2. Понятия относительной степени и нулей передачи
2.4.3. Совместное решение задач идентификации и наблюдения.
2.5. Выводы к главе 2.
Глава 3. Управление нелинейными динамическими системами относительно выходных переменных
3.1. Блочноканоническая форма управляемости нелинейных
систем относительно выходных переменных.
3.2. Условия разрешимости задач автономного управления
3.2.1. Ограниченная задача автономного управления.
3.2.2. Расширенная задача автономного управления
3.3. Декомпозиционные процедуры синтеза
3.3.1. Синтез задачи стабилизации
3.3.2. Синтез задачи слежения
3.3.3. Синтез задачи слежения при неполной информации
о задающих воздействиях
3.3.4. Информационное обеспечение базовых алгоритмов управления.
3.3.5. Синтез динамического компенсатора.
3.3.6. Пример
3.4. Выводы к главе 3
Глава 4. Управление электромеханическими системами.
4.1. Управление угловым положением маятника в условиях неопределенности.
4.1.1. Описание объекта управления. Постановка задач
4.1.2. Обеспечение заданной точности.
4.1.3. Обеспечение экспоненциальной сходимости.
4.2. Управление рабочим органом роботаманипулятора
4.2.1. Модель объекта управления. Постановка задач.
4.2.2. Процедура приведения к БКФУВ
4.2.3. Решение задачи слежения по выходным переменным.
Синтез управляющих воздействий.
4.2.4. Информационное обеспечение базового алгоритма управления. Синтез наблюдателя состояния.
4.3. Моделирование движения двухзвенного роботаманипулятора.
4.3.1. Описание модели объекта управления
4.3.2. Базовый алгоритм управления.
4.3.3. Решение задачи наблюдения.
4.3.4. Результаты моделирования
4.4. Выводы к главе 4
Заключение.
Список литературы


Практическая значимость заключается в том, что реализация результатов, полученных в диссертационной работе, приведёт к достижению значительного технико-экономического эффекта при синтезе широкого класса технологических объектов управления высокой размерности в условия действия внешних возмущений и при неполной информации о векторе состояния, в частности, при синтезе электромеханических систем. Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы синтеза систем управления относительно выходных переменных реализованы в базовом ПО программно-технического комплекса НТК «Квинт СИ». Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных конференциях «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO (Москва, ИЛУ РАН, , , ); международных конференциях «Системный анализ, управление и навигация» (Крым, Евпатория, , ); всероссийских научных конференциях «Управление и информационные технологии» УИТ (Санкт-Петербург, , ); международной научно-технической конференции «Автоматизация технологических процессов и производственный контроль» (Тольятти, ТГУ, ); на IX Международном семинаре им. Е.С. Пятницкого «Устойчивость и колебания нелинейных систем управления» (Москва, ИЛУ РАН, ); VII международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП (Новосибирск, НГТУ, ), III международной конференции по проблемам управления (Москва, ), а также на семинарах ИПУ РАН. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ. Структура работы. Диссертационная работа изложена на 2 страницах, состоит из введения, 4-х глав, заключения, рис. ГЛАВА 1. Сложность операторов современных технологических объектов требует привлечения аналитических методов анализа и синтеза. Использование управляющих микропроцессоров при функционировании систем управления в реальном времени является причиной повышенного интереса к методам декомпозиции исходных задач высокой размерности на независимо решаемые подзадачи меньшей размерности. К числу таких методов следует отнести процедуры синтеза, основанные на разделении движений замкнутой системы на многотемповые составляющие. В данной главе, которая носит обзорный характер, на содержательном уровне изложены современные математические аспекты теории автоматического управления, положенные в основу диссертационной работы. В разделе 1. Показаны сравнительные особенности данных систем, а также некоторые аспекты их практической реализации. В разделах 1. Приведены известные канонические представления линейных систем в виде блочных форм управляемости и наблюдаемости, на основе которых продемонстрированы принципы декомпозиционного синтеза обратной связи и наблюдателей состояния, позволяющие разделить исходную многомерную задачу на независимо решаемые элементарные подзадачи меньшей размерности. В разделе 1. Задача синтеза в системах с разрывными управляющими воздействиями обычно сводится к выбору поверхностей в фазовом пространстве, на которых управления претерпевают разрывы. При выполнении определенных условий в таких системах возникает специфический вид движения - скользящий режим [], когда изображающая точка может двигаться лишь вдоль поверхности разрыва. Предполагается, что данное движение обладает желаемыми динамическими свойствами с точки зрения предъявляемых к процессу управления требований. В(х, 0«, (1. Предполагается, что вектор-функции /(х, /), В(х, /)и(/) вне поверхностей разрыва удовлетворяют условию Липшица. При определенных условиях [] в системе (1. Для составления уравнений скользящего движения используется метод эквивалентного управления, который описывается следующей процедурой []. Выпишем производные по переменным ^(х), вычисленные в силу исходной системы (1. З/Ч йВи. С/+СЯие(1= 0, (1. Шпв = рхп) являются ковекторами-градиентами функций 5;(х), <3 = {3$/йх}. В предположении, что ёеКЗЯ^О /х, Г, из уравнений (1. В(х, О]-1 <5(х, 0/(х, /). При подстановке эквивалентного управления (1. В(СВ)-'С/,5(х) = 0, (1. Существенно, что в силу равенства $(х) = 0 все траектории будут лежать на многообразии пересечения всех поверхностей разрыва размерности (п-р). Следовательно, вместо системы уравнений (1.