Адаптивные системы управления с эталонным упредителем для объектов с различными типами запаздываний

• Автор: Теличенко, Денис Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АПРИОРНО НЕОПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ С ПОСЛЕДЕЙСТВИЕМ

1.1. Управление динамическими объектами в условиях априорной неопределенности

1.2. Методика синтеза систем управления на основе критерия гиперустойчивости и метода непрерывных моделей
1.3. Использование метода расширенной ошибки и схем компенсации в системах с запаздыванием по управлению
1.4. Концепция явнонеявного эталонного упредителя в задачах управления объектами с запаздыванием
Глава 2. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ С ЭТАЛОННЫМ УПРЕДИТЕЛЕМ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ ПО УПРАВЛЕНИЮ

2.1. Структура контура управления и постановка задачи синтеза

2.2. Синтез алгоритмов адаптации для объектов с запаздыванием по управлению

2.3. Регуляризация алгоритмов адаптивного управления

2.4. Выводы по главе
Глава 3. АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЯМИ И РАЗЛИЧНЫМИ СТРУКТУРАМИ ЭТАЛОННОГО УПРЕДИТЕЛЯ
3.1. Математическое описание и постановка задачи синтеза
3.2. Алгоритмы адаптивного управления для объектов с запаздыванием по управлению и состоянию
3.3. Адаптивное управление объектами с запаздыванием нейтрального типа и с запаздываниями по состоянию и управлению
3.4. Выводы по главе
Глава 4. АЛГОРИТМЫ КОНТУРА АДАПТАЦИИ СИСТЕМ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЭТАЛОННЫМ УПРЕДИТЕЛЕМ
4.1. Математическое описание и постановка задачи синтеза
4.2. Эквивалентное математическое описание систем децентрализованного управления
4.3. Синтез алгоритмов адаптивных систем децентрализованного управления объектами с запаздываниями
4.4. Выводы по главе
Глава 5. ПРИКЛАДНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ЭТАЛОННЫМ УПРЕДИТЕЛЕМ
5.1. Реализация адаптивных систем управления для различных тепловых объектов с запаздыванием
5.2. Программный комплекс имитационного моделирования адаптивных систем управления с эталонным упредителем
5.3. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Недостатком структур подобного рода является уменьшение точности управления, за счет того, что отклонение параметров объекта никак не отслеживается. В адаптивных системах управления эталонная модель может задаваться явно, неявно или явно-неявно. В первом случае модель в системе реализуется в виде реального динамического звена [9]. Во втором случае она присутствует в качестве некоего эталонного уравнения, связывающего регулируемые переменные и их производные. Если же эталонная модель реализуется в явно-неявном виде, то сам блок эталонной модели в системе присутствует, однако порядок уравнений описывающих его меньше или равен порядку объекта управления []. Разработка и проектирование адаптивных систем является одной из важных задач современной теории управления. Методы синтеза данных систем управления можно разделить на эвристические и теоретические. В методах первой группы отсутствует строгое обоснование устойчивости синтезируемой системы и, как следствие, условия их применимости []. Эти методы характерны для начала развития теории адаптивных систем. В последнее время все большей популярностью пользуются теоретические методы: точные и приближенные. Среди точных методов синтеза основного контура управления наибольшее распространение получили метод инвариантности, метод модального управления и оптимальный синтез [, , 4]. Метод инвариантности обеспечивает выбор управления на основе равенства правых частей уравнений объекта и эталонной модели. В методе модального управления выбор идеального закона регулирования происходит, исходя из желаемых показателей качества переходного процесса. Оптимальный синтез, в свою очередь, решает задачу оптимизации некоего критерия качества с помощью выбора вида управляющего воздействия. К приближенным подходам принято относить метод усреднения [] и метод сингулярных возмущений [], [], [3]. В основе этих методов лежат принципы декомпозиции, теория возмущений [, 2] и функции Ляпунова [, ]. При синтезе непрерывных алгоритмов адаптации чаще всего пользуются градиентными методами, методами основанными на применении функций Ляпунова, теории гиперустойчивости, организации скользящих режимов и введении бесконечно большого коэффициента усиления. Большое число алгоритмов, построенных с использованием функций Ляпунова, основывается на схеме скоростного градиента [6, 1, 9, 6]. В данном случае используется тот факт, что градиент целевой функции близок по направлению с градиентом ее приращения по времени. Этот метод обеспечивает существование функции Ляпунова в виде суммы целевой функции и квадрата невязки между настраиваемыми и идеальными параметрами. Базовой основой синтеза адаптивных систем управления на основе критерия гиперустойчивости являются понятия положительности и гиперустойчивости. В рамках этого метода вся процедура синтеза разбивается на ряд независимых этапов: получение эквивалентного математического описания, разрешение интегрального неравенства В. М. Попова, решение проблемы положительности и проверка выполнения или достижимости поставленных целей управления, позволяющих в конечном счете получить устойчивую адаптивную систему управления. Методы, основанные на организации скользящих режимов и введении бесконечно большого коэффициента усиления, чаще всего называют системами с адаптивными свойствами, поскольку в них отсутствует контур самонастройки параметров. В системах со скользящим режимом используют свойство инвариант! В методе, основанном на введении бесконечно большого коэффициента усиления, используется то, что передаточная функция системы с большим коэффициентом усиления становится эквивалентной передаточной функции эталонной модели []. Необходимо отметить, что синтезированные алгоритмы управления наиболее часто реализуются на цифровых микропроцессорных регуляторах. При этом, как хорошо известно, в управляющих устройствах данного типа присутствует эффект квантования по времени и по уровню, влияние которого в некоторых случаях может быть достаточно существенным и в конечном счете сказаться на устойчивости полученной системы управления.