Модальный синтез систем автоматического управления с периодически изменяющимися параметрами на основе эквивалентных передаточных матриц

• Автор: Хассоунех Ваджиих
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 181 с. : ил

1.1. Общие положения

1.2. Системы с периодически изменяющимися параметрами

1.3. Методы описания систем автоматического управления с периодически изменяющимися параметрами.

1.3.1. Анализ систем с использованием передаточной функции по огибающей.

1.3.2. Метод бесконечных определителей метод Хилла

1.3.3. Частотный анализ с использованием параметрической передаточной функции.

1.3.4. Метод эквивалентных передаточных матриц

1.4. Устойчивость нестационарных систем.

1.5. Анализ методов синтеза многоканальных линейных систем.

1.5.1. Метод ЛАЧХ

1.5.2. Методы большого коэффициента.

1.5.3. Методы синтеза в пространстве состояний
1.5.4. Метод типовых регуляторов
1.6. Постановка задачи диссертационного исследования
1.7. Выводы
ГЛАВА 2. МОДИФИЦИРОВАННОЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЕ МАТРИЧНОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ПАРАМЕТРАМИ.
2.1. Общие положения.
2.2. Обоснование методики эквивалентного матричного описания.
2.2.1. Вычисление эквивалентной передаточной матрицы динамического звена.
2.2.2. Определение размерности эквивалентной передаточной матрицы.
2.3. Вычисление эквивалентных передаточных матриц типовых звеньев.
2.3.1. Интегратор.
2.3.2. Апериодическое звено.
2.3.3. Колебательное звено
2.3.4. Дифференцирующее звено.
2.3.5. Реальное дифференцирующее звено
2.3.6. Модулятор.
2.4. Комплексификация эквивалентной матричной передаточной функции системы с периодически изменяющимися параметрами.
2.5. Об эквивалентных передаточных матриц в случае быстропротекающих процессов. Приближение к интегралу Фурье
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. УПРАВЛЯЕМОСТЬ, НАБЛЮДАЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ПАРАМЕТРАМИ.
3.1. Общие положения.
3.2. Управляемость.
3.3. Наблюдаемость.
3.4. Устойчивость
3.5, Выводы
ГЛАВА.4. СИНТЕЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ПАРАМЕТРАМИ.
4.1. Общие положения.
4.2. Операторные методы
4.3. Выбор способа представления.
4.3.1. Обоснование способа представления динамической системы.
4.3.2. Постановка задачи синтеза
4.3. Сведение задачи синтеза к решению диофантова уравнения.
4.4. Примеры синтеза систем автоматического управления с периодически изменяющимися параметрами
4.5. Описание алгоритма синтеза регулятора.
4.6. Применение метода разделения движения для объектов с периодически изменяющимися параметрами
4.7. Выводы
ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ПОВЫШАЮЩЕПОНИЖАЮЩИМ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ РЕГУЛЯТОРА
5.1. Общие положения.
5.2. Описание объекта управления.
5.3. Анализ исходной схемы.
5.4. Разработка структурной схемы
5.5. Применение метода эквивалентных передаточных матриц.
5.6. Представление исходной системы в виде одноканальной
5.7. Постановка задачи синтеза.
5.8. Эквивалентная схема системы.
5.9. Исследование системы по огибающей
5 Определение области устойчивости
5 Выводы
Заключение.
Список литературы


Для синтеза систем такого класса предлагается использовать метод эквивалентных передаточных матриц. Данный метод позволяет представить систему с периодически изменяющимися параметрами в виде линейной многоканальной системы, т. Синтез систем выполнен с использованием модального подхода в форме решения полиномиального диофантова уравнения, а также с использованием оптимизационной процедуры. Предлагаемая методика позволяет синтезировать систему с желаемым расположением е полюсов исходя из требований к качеству работы системы в динамике и статике. Пятая глава посвящена разработке алгоритма управления для схемы повышающегопонижающего преобразователя на основе регулятора Кука для постоянного напряжения. В этой системе объект управления является довольно сложной нестационарной системой пятого порядка с тремя блоками перемножения. На основе метода эквивалентных передаточных матриц разрабатывается эквивалентная стационарная линейная многоканальная система. Показано, что вид выходных сигналов этой схемы аналогичен выходным сигналам нестационарной системы. Приводятся результаты моделирования и экспериментальные данные, подтверждающие работоспособность предложенных методик. Для рассматриваемого объекта предлагается использовать ПИ регулятор, при этом задача синтеза определяется как задача определения параметров регулятора с помощью нахождения области устойчивости по ее фазовому портрету методом покоординатного спуска. В заключении перечислены основные результаты и изложены выводы по диссертационной работе. В приложении представлены акты внедрения результатов диссертационной работы. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СИСТЕМ С ПЕРИОДИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ПАРАМЕТРАМИ. Технический прогресс вс более активно создат и поставляет в промышленность новые и сложные исполнительные устройства, которые зачастую должны входить в состав различных систем автоматического регулирования. В связи с этим становится более актуальным решение задачи синтеза таких систем управления, которые создаются на базе этих сложных исполнительных узлов, требующих удовлетворения вс более возрастающих технологических требований. Расширение перечня управляемых объектов и повышение требований к качеству систем ведт к поиску эффективных методик решения этих задач. Следует отметить, что существующие методики решения различных задач анализа и синтеза, а также алгоритмы управления не всегда отвечают предъявляемым к ним требованиям. Андреев , Бесекерский В. П.Д. Петров Б. Н., Попов Е. П., Смагина Е. М., Соболев О. С., С. С, Н. Н.Н. Vi М. В ряде областей техники радиотехника, автоматическое управление, связь, авиация и др. Теория линейных нестационарных систем достаточно давно привлекает внимание специалистов. С ее развитием связаны имена таких ученых, как В. В.Солодовников, Ф. А.Михайлов, А. В.Солодов, В. А.Тафт, А. С.Виницкий, В. В.П. Перов, ДАнжело, А. Стабоеруд, Е. Н.Розенвассер, С. В.Бухарин, Н. Д Егупов. Целью данной главы является раскрытие актуальности исследования систем автоматического управления с периодически изменяющимися параметрами, провести критический анализ способов описания и методик синтеза таких систем. В заключение главы ставится цель диссертационного исследования. Среди всех систем автоматического управления выделяется достаточно широкий класс, динамика которого описывается линейными дифференциальными уравнениями с периодически изменяющимися коэффициентами. Здесь следует указать в первую очередь на системы переменного тока с модуляторами и демодуляторами, которые в процессе своей работы осуществляют перемножение сигналов на периодические функции . Модулятор является устройством для преобразования входного сигнала в огибающую несущую частоту. Обычно в качестве модуляторов используются вибропреобразователи, электромеханические прерыватели, сельсины, тахогенераторы переменного тока и др. В качестве демодуляторов, которые используются для получения информации из модулируемой функции, обычно применяются фазочувствительные детекторы и двухфазные двигатели.