Синтез алгоритмов и систем автоматического управления с использованием в обратной связи экстремумов фазовых координат

• Автор: Вохрышев, Валерий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 314 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ КОНЦЕПЦИЙ И МЕТОДОВ СИНТЕЗА УПРАВЛЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ИНВАРИАНТОВ

1.1. Базовые понятия, термины и определения

1.2. Инварианты в задачах синтеза оптимального по быстродействию управления и их анализ

1.3.Синтез управления динамическими объектами на основе сопровождающего функционала

1.3.1 .Синергетика и управление

1.3.2.Сопровождающий функционал в задачах синергетического синтеза

1.3.3 .Скалярное управление

1.3.4. Векторное управление

1.3.5. Ограничения на управление и фазовые координаты

1.4.Выводы
2. МЕТОД ДИВЕРСИФИКАЦИИ ЭКСТРЕМУМОВ ФАЗОВЫХ КООРДИНАТ СУЩНОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ
2.1. Экстремумы фазовых координат как инвариант в оптимальных по быстродействию системах управления линейными объектами
2.2. Синтез оптимального по быстродействию управления методом диверсификации экстремумов фазовых координат
2.3. Примеры синтеза оптимальных по быстродействию систем методом диверсификации экстремальных значений фазовых координат
2.4. Синтез оптимального по быстродействию управления методом
диверсификации экстремумов фазовых координат при сужении областей граничных условий
2.5. Синтез оптимального по быстродействию управления позиционными системами
2.6. Понятие субоптимальности и способы построения оптимальных и субоптимальных по быстродействию систем, содержащих два интервала управления
2.7. Субоптимальное по быстродействию управление, инвариантное к изменениям граничных условий
2.8. Аналитическое конструирование систем терминального управления методом диверсификации экстремумов фазовых координат
2.9. Синтез оптимального по быстродействию управления методом диверсификации экстремумов фазовых координат при неполной информации о состоянии объекта
2 Выводы
3. ЗАКОНЫ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЕЙНЫМИ
СИСТЕМАМИ С ПЕРЕМЕННЫМ ГИСТЕРЕЗИСОМ
3.1. Анализ статических и динамических характеристик релейных регуляторов
3.2. Анализ автоколебаний в релейных системах с отрицательным переменным гистерезисом
3.3. Релейные системы с отрицательным переменным гистерезисом и зоной нечувствительности
3.4. Алгоритм управления релейной системой с отрицательным переменным гистерезисом
3.5. Алгоритмы управления релейных регуляторов с отрицательным переменным гистерезисом и зоной нечувствительности
3.6. Переходные процессы в автоколебательных системах с отри
цательным переменным гистерезисом
3.7. Способ построения адаптивных автоколебательных самонастраивающихся систем с одновременной стабилизацией частоты и амплитуды автоколебаний
3.8. Адаптивная автоколебательная самонастраивающаяся система с автоматическим срывом автоколебаний
3.9. Приближенное исследование колебательных процессов и скользящих режимов в системах с переменной структурой
3 Непрерывнодискретный ПИДрегулятор
3 Релейный регулятор с переменной структурой
3 Структуры релейных и непрерывнодискретных регуляторов
3 Выводы
4.СИНТЕЗ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ДИВЕРСИФИКАЦИИ ЭКСТРЕМУМОВ ФАЗОВЫХ КООРДИНАТ
4.1. Способы построения оптимального многокритериального управления
4.2. Синтез управления, субоптимального по совокупности критериев качества, с использованием метода диверсификации экстремумов фазовых координат в позиционных системах
4.3. Использование регуляторов с отрицательным гистерезисом для построения систем, субоптимальных по совокупности критериев качества
4.4.Выводы
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДИВЕРСИФИКАЦИИ ЭКСТРЕМУМОВ ФАЗОВЫХ КООРДИНАТ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНЕРГЕТИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
5 6 8 2
5.1. Синтез многокритериальных систем управления на основе инварианта, содержащего экстремумы фазовых координат
5.2. Управление хаосом
5.2.1. Объект управления
5.2.2. Синтез управления на основе кусочнонепрерывной макропеременной
5.3. Субоптимальное многокритериальное управление динамическими системами
5.4. Реализация управления с использованием в обратной связи экстремумов фазовых координат на примере системы управления процессом получения вискозных растворов
5.4.1. Описание технологического процесса производства вискозных растворов
5.4.2. Краткая характеристика промышленного оборудования производства вискозных растворов
5.4.3.Система автоматического управления температурно временным режимом предсозревания щелочной целлюлозы
5.4.4. Система управления процессом получения вискозы в ксантогенаторе непрерывного действия
5.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Поиск и исследование законов и алгоритмов процессов управления является предметом теории автоматического управления. Одна из основных задач управления динамическими объектами 1. При этом управление должно гарантировать асимптотическую устойчивость системы и удовлетворять определенной совокупности инженерных требований в целом ряде противоречивых к качественным свойствам системы в переходных процессах и установившихся режимах движения, а также к техникоэкономическим показателям. Естественно стремление к построению управления объектом, обеспечивающего оптимальное выполнение требований к качеству его функционирования и системы в целом. Синтез оптимального управления и оптимальных систем относится к фундаментальным задачам в теории управления. Оптимальными называются системы, наилучшие в некотором смысле. Процессы управления, изменения фазовых координат, протекающие в этих системах, также называются оптимальными. Конкретное содержание терминов оптимальная система, оптимальное управление определяется критерием оптимальности, который на траекториях движения системы должен принимать экстремальное значение. При проектировании САУ критерий задается чаще всего, или конструируется путем выбора агрегированных макропеременных и их параметров 3. Формирование критериев оптимальности является одной из основных проблем при построении оптимальных систем. Кроме того, вид выбранного критерия определяет сложность решения задачи оптимизации и форму получаемых законов оптимального управления. V3x2X,,, 1. Здесь Р скалярная функция, К, заданная скалярная функция конечного состояния процесса х2. В тех случаях, когда У3х 0, функционал 1. X., 1. Задача синтеза замкнутой системы в этом случае формулируется следующим образом для объекта, описываемого дифференциальными уравнениями 1. IIX, обеспечивающий перевод его ИЗ некоторого ИСХОДНОГО СОСТОЯНИЯ Хохю,. Хкхк,. Оптимизация управления динамическими системами путем минимизации функционала 1. Поэтому чаще применяются частные формы классического функционала, для которых решение задачи оптимизации приводят в ряде случаев к единой процедуре синтеза детерминированных и стохастических задач. Из множества критериев оптимальности наибольшее распространение получили квадратичные критерии и критерий быстродействия. Л. С. Понтрягина 9, методе динамического программирования Р. Беллмана и их комбинациях. А.М. Летова , Красовского 5 9, Р. При решении задачи синтеза с использованием вышеприведенных частных критериев ограничения на управление и фазовые координаты не учитываются или учитываются косвенно. В.И. Зубова 1 и других 4, 6, , , 2, 3, 5, 5,2. Этот критерий, кроме обеспечения минимума времени переходного процесса, в ряде случаев обеспечивает высокую динамическую точность. Системы, построенные по критерию быстродействия, оказываются близкими к оптимальным и по другим критериям, например, по интегральным квадратичным критериям, но обеспечивают по сравнению с ними дополнительный выигрыш, минимизируя время переходного процесса. Практически для всех автоматических систем управления быстродействие является одним из основных требований, а для целого ряда условий функционирования распространенных объектов определяющим. В концептуальном плане теория оптимального по быстродействию управления является вершиной в современной теории автоматического управления. Она отражает, с одной стороны, динамическую парадигму естествознания, основанную на пространственновременном подходе, а с другой, предоставляет возможность сведения к задаче оптимального по быстродействию управления задач оптимизации по любому другому критерию, отличному от критерия 1. Указанная процедура сведения осуществляется путем расширения фазового пространства системы на дополнительную координату, равную соответствующему критерию качества. Любой постулируемый критерий оптимальности при синтезе управления используется как средство для выявления или конструирования инварианта в динамической системе и построения на его основе оптимального управления. Под инвариантом от латинского шуапапйв неизменный понимается выражение, функция, функционал, число и т.