Исследование и разработка робастно-адаптивных алгоритмов управления нелинейными объектами одного класса с использованием нечетких технологий

• Автор: Нгуен Хай Зыонг
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Введение
Глава 1. Сравнительный анализ методов синтеза робастноадаптивных алгоритмов управления нелинейными динамическими объектами

1.1. Канонические формы математического описания нелинейных

динамических систем

1.1.1. Нелинейные динамические системы, линеаризуемые обратными связями по состоянию

1.1.2. Нелинейные динамические системы линеаризуемые связями по входувыходу

1.1.3. Нелинейные динамические системы со структурированными обратными связями

1.2. Нелинейное демпфирование в неопределенных системах.

1.2.1. Синтез робастных алгоритмов управления с учетом неопределенностей, для которых 2норма ограничена константой
1.2.2. Синтез робастных алгоритмов управления с учетом неопределенностей, для которых 2норма ограничена функцией.

1.3. Синтез робастных регуляторов на основе метода

динамической нормализации.
1.4. Синтез робастноадаптивных регуляторов.
1.4.1. Синтез контуров параметрической самонастройки регуляторов на основе алгоритмов о модификации.
1.4.2. Синтез контуров параметрической самонастройки регуляторов на основе алгоритмов 8модификации.
1.5. Адаптивная компенсация возмущений.
1.6. Выводы
Глава 2. Теоретические основы интеллектуальных нечетких технологий.
2.1. Основные понятия нечеткой логики
2.1.1. Универсальные множества
2.1.2. Лингвистические переменные
2.1.3.Значения лингвистических переменных
2.1.4. Лингвистические правила
2.2. Основные положения теории нечеткой логики
2.2.1. Функции принадлежности
2.2.2. Нечеткие множества
2.2.3. Основные операции нечеткой логики
2.3. Фаззификация
2.4. Механизм нечеткого логического вывода
2.5. Дефаззификация
2.5.1. Методы дефаззификации с использованием подхода к реализации механизма вывода Связанные нечеткие множества.
2.5.2. Методы дефаззификации с использованием подхода к реализации механизма вывода Глобальные связанные нечеткие множества
2.6. Нечеткие системы Мамдани
2.7. Нечеткие системы Цукамото
2.8. Нечеткие системы Сугено
2.9.ечеткие системы Ларсена
2 Выводы
Глава 3. Разработка и исследование алгоритмов робастноадаптивного управления на основе оценок нечетких моделей нелинейных объектов
3.1. Общая проблема аппроксимации функций на основе использования экспериментальных наборов данных
3.2. Идентификация нелинейных объектов управления с использованием нечетких моделей
3.2.1. Использование наборов входных выходных данных
для идентификации объектов управления
3.2.2. Конструирование нечетких моделей ТакагиСугено нелинейных систем с секторальными ограничениями
3.3. Синтез адаптивных регуляторов с использованием
нечетких идентификационных моделей ТакагиСугено
3.4. Выводы.
Глава 4 Синтез робастноадаптивных алгоритмов управления двухзвснного роботаманипулятора
4.1. Формирование математической модели роботаманипулятора
4.2. Приведение модели объекта управления к канонической
4.3. Синтез структуры нечеткой модели роботаманипулятора
4.4. Синтез статического робастного регулятора с нечетким идентификатором
4.5. Синтез алгоритмов адаптивной параметрической самонастройки
4.6. Моделирование динамики роботаманипулятора с синтезированным адаптивным алгоритмом управления
4.7.Выводы.
Выводы и Заключение
Список литературы


В тех же случаях, когда, либо опорный режим нестационарный, либо сам объект управления нестационарный, то в результате реализации процедуры линеаризации и синтеза робастного алгоритма управления, регулятор оказывается также нестационарным и, хотя и обеспечивает устойчивое функционирование системы в условиях несущественных параметрических возмущений динамических моделей объектов управления, однако его реализация представляет существенные трудности. К этой группе методов относится рассматриваемый в данной главе один из новых, современных подходов к решению проблемы синтеза управления нелинейными объектами, который предполагает определение и использование таких алгоритмов управления, при реализации которых модель замкнутого контура управления, включающего нелинейный объект управления и линеаризующие контролируемые обратные связи , оказывается линейной. Устойчивость и динамическое качество замкнутой системы, с учетом параметрических неопределенностей моделей объекта управления, обеспечиваются статическим робастным регулятором, который синтезируется на основе прямого метода Ляпунова 2, , с учетом линеаризованной обратными связями части системы. Синтезированный нелинейный статический робастный регулятор обеспечивает доминирующую желаемую динамику замкнутой системы, по отношению к ограниченным параметрическим возмущениям модели объекта управления и внешних возмущающих воздействий. Необходимо отметить, однако, что этот подход применим для ограниченного класса нелинейных моделей объектов управления, а именно к классу нелинейных моделей, представимых в определенных канонических формах ,. Для повышения гибкости и эффективности алгоритмов управления в условиях существенных параметрических возмущений модели объекта управления, а также действующих на систему внешних возмущающих воздействий, можно использовать дополнительный контур адаптивной параметрической самонастройки робастного регулятора. Рассмотрим особенности методологии реализации данного подхода более подробно. Для разработки общих методов и процедур синтеза алгоритмов управления, а также для решения задач оценивания этих моделей в адаптивных системах, рассмотрим некоторые специальные канонические формы математического описания динамики объектов управления. В том случае, когда модель объекта исходно представлена не в канонической форме, используем диффеоморфизм, то есть преобразование вида х Щ для получения канонического представления моделей. Как только динамика объекта управления представляется в канонической форме, можно сразу же сформировать как соответствующую функцию ошибки, так и возможную функцию Ляпунова. Укук2. Поскольку основными требованиями к синтезируемым алгоритмам управления являются требования обеспечения динамической устойчивости и желаемого динамического качества системы, то в процессе синтеза управления следует учитывать условия устойчивости. Здесь, в качестве таких условий используются условия, вытекающие из основных теорем Ляпунова, в соответствии с которыми по мере затухания переходных процессов в устойчивых системах значения функции Ляпунова должны уменьшаться. Этот подход к синтезу управления поучил название синтеза управления на основе метода Ляпунова. Ах ВДх хи, 1. К вектор управления, а матрицы А,В образуют управляемую пару. Ч, обратная ей. Для систем с линеаризующими обратными связями по состоянию все компоненты вектора состояния должны быть измеримы и поэтому справедливо соотношение у X. Теперь проанализируем, как можно подойти к формированию функции ошибки, функции Ляпунова, а также к выбору структуры алгоритма управления для систем, структура моделей которых соответствуют уравнениям 1. Рассмотрим проблемы управления состоянием систем с моделями вида 1. Яп желаемый вектор состояния системы. ХГ 1. Таким образом, если выполняется условие е0, то цель управления достигнута. Если величина г ограничена, то допущение П. Если вектор Г является константой, то с учетом 1. АеВхфсиАг 1. Р симметричная положительно определенная матрица, необходимая для обеспечения устойчивости замкнутой системы. К 1. К матрица коэффициентов робастного регулятора такая, что матрица коэффициентов замкнутого контура управления АкА ВК была Гурвицевой 2,,. Ах ВКхг А ВКхВКг , а уравнение динамики ошибки 1. Аке Аг. Структурная схема эквивалентной линейной замкнутой системы управления представлена на рисунке 1. Аг 0.