Разработка системы экстремального управления нелинейным динамическим объектом при неполной информации о состоянии объекта

• Автор: Ергин, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Разработка закона экстремального управления нелинейным динамическим объектом

1.1. Анализ состояния вопроса и постановка задач исследования

1.2. Исследование применимости градиентного закона управления и разработка его модификации
Глава 2. Разработка системы экстремального управления при неполной информации о состоянии объекта

2.1. Разработка функциональной схемы и модели системы экстремального управления

2.2. Определение оптимальных значений коэффициентов закона экстремального управления

2.3. Исследование влияния периода квантования на качество управления

2.4. Исследование свойств системы управления при наличии исполнительного механизма с характеристикой в виде трехпозиционного реле

2.5. Разработка нейросегевого датчика

2.6. Исследование качества регулирования системы экстремального управления на основе нейронной сети
Глава 3. Исследование качества регулирования системы
экстремального управления тормозным приводом колеса автомобиля
3.1. Показатели качества управления антиблокировочиых тормозных систем
3.2. Исследование качества регулирования системы экстремального управления тормозным приводом колеса при торможении на различных типах опорного основания
3.3. Исследование качества регулирования системы экстремального управления тормозным приводом колеса при изменении внешних условий во время торможения
Глава 4. Разработка и исследование системы экстремального
управления тормозами двухосного автомобиля
4.1. Математическая модель движения автомобиля и система
экстремального управления тормозами автомобиля
4.2. Исследование системы экстремального управления тормозами
двухосного автомобиля при торможении на неоднородном опорном основании
4.3. Обзор типов антиблокировочных тормозных систем
4.4. Сравнительный анализ разработанной системы экстремального
управления тормозами двухосного автомобиля и существующих АБС
Заключение
Литература


В настоящей работе рассматривается объект управления, который представляет собой систему тел, взаимодействующих друг с другом путем трения. Система может состоять из произвольного количества тел. Поступательное и/или вращательное движение каждого тела описывается вторым законом Ньютона, который устанавливает взаимосвязь между силами/моментами, действующими на тело, и линейным/угловым ускорением тела. Сила трения Я, входящая в число сил, действующих на каждое тело, пропорциональна коэффициенту трения частичного скольжения //5, который, в свою очередь, является нелинейной функцией коэффициента буксования 5*. Данная функция //,(? Цель управления - затормозить/разогнать одно или несколько тел рассматриваемой системы тел за кратчайшее время, т. В процессе функционирования объекта управления экстремальная характеристика //*(&) может меняться. Текущий вид экстремальной характеристики не известен, значение ординаты //, экстремальной харакгеристики не доступно измерению. Также недоступна измерению часть переменных состояния объекта управления. Таким образом, ставится задача разработать систему экстремального управления, работающую при наличии неполной информации о состоянии объекта управления. На практике наиболее широко распространены механические системы из двух тел. Например, на автомобильном транспорте - система «колесо автомобиля - дорога», на железнодорожном транспорте - система «каток локомотива -рельс», в авиации - система «шасси самолета - взлетно-посадочная полоса». Подобные системы также встречаются в промышленном оборудовании, станках. В качестве примера в работе рассматривается колесо автомобиля, движущееся прямолинейно по плоскому горизонтальному опорному основанию в режиме торможения. Ук - линейная скорость центра масс колеса; сок - угловая скорость вращения колеса; Мт - тормозной момент, прикладываемый к колесу со стороны тормозного механизма; и - управляющее воздействие; у - выходная переменная; Sк - коэффициент буксования; //^к) - коэффициент трения частичного скольжения;/- коэффициент сопротивления прямолинейному движению колеса; т - масса колеса; /* - момент инерции колеса; гк - радиус колеса; к -положительный коэффициент; ? Первое уравнение системы уравнений (1. Ньютона и описывает поступательное движение колеса. Второе уравнение также является вторым законом Ньютона и описывает вращательное движение колеса. Третье уравнение описывает работу тормозного механизма. Значения параметров ту 1К и гк известны. Функция //*(? Вид зависимости //,(&) определяется типом опорного основания (асфальт, бетон, лед) и его состоянием (сухой асфальт, мокрый асфальт). Рис. Цель управления - максимизировать значение модуля линейного ускорения центра масс колеса Ук (модуля выходной переменной у); при торможении линейное ускорение колеса Ук отрицательно, при разгоне - положительно. Для этого необходимо перевести объект управления в состояние, при котором значение функции №(Як) максимально, как следует из системы уравнений (1. Следует отметить, что работа системы управления должна продолжаться до тех пор, пока значение линейной скорости центра масс колеса Ук не достигнег нуля. При движении колеса определить тип опорного основания невозможно, поэтому текущий вид функции //*(&) не известен. Значения коэффициента трения частичного скольжения и коэффициента сопротивления прямолинейному движению колеса / не доступны измерению. Также недоступны измерению линейная скорость центра масс колеса Кк, тормозной момент Мт и скорость изменения тормозного момента Мт. Линейное ускорение центра масс колеса Ук и угловая скорость вращения колеса сок доступны измерению. Линейное ускорение колеса измеряется акселерометром, а угловая скорость вращения колеса измеряется индуктивным датчиком, установленным в колесе. Угловое ускорение вращения колеса 6)к определяется путем дифференцирования угловой скорости вращения колеса сок. Обозначим: к ~ g; к2 = к3 = 1 /ІК; к4 = 1 ! Выражение (1. На рис. В литературе, посвященной системам экстремального управления [1, 3, ], рассматриваются объекты, в которых можно выделить линейную часть (рис. Из рисунка 1. Структурная схема данного объекта нетипична. Рис. Рис.