Синтез нелинейного регулятора системы управления параметрически неопределенным объектом

• Автор: Старых, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР НЕКОТОРЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА НЕЛИНЕЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Метод функций Ляпунова

1.2 Геометрический подход.

1.3 Пассивность и пассификация

1.4 Бэкстеппинг.

1.5 Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ САМОВОЗБУЖДАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТОРМОЗА.
2.1 Принцип работы самовозбуждающегося электрогидравлического
тормоза
2.2 Построение математической модели объекта
2.3 Упрощенная модель объекта.
2.4 Выводы
3 СИНТЕЗ НЕЛИНЕЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЛИНЕАРИЗАЦИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.
3.1 Требования к качеству системы управления электрогидравлическим
тормозом.
3.2 Преобразование координат и линеаризация по входувыходу
упрощенной модели объекта
3.3 Синтез управления для линеаризованной модели объекта
3.4 Робастность замкнутой системы управления
3.5 Выводы
4 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.
4.1 Использование системы Мар1е для синтеза нелинейного
управления.
4.1.1 Особенности системы Мар1е
4.1.2 Синтез управления нелинейной структуры.
4.2 Имитационное моделирование объекта управления в системе
МАТЕАВ.
4.2.1 Особенности системы МАТЬАВгпиПпк
4.2.2 Имитационное моделирование системы управления с
пропорциональным регулятором
4.2.3 Имитационное моделирование системы управления с
нелинейным регулятором
4.3 Имитационное моделирование в системе
4.3.1 Особенности специализированной системы
4.3.2 Имитационное моделирование объекта управления в системе

4.4 Использование результатов работы
4.4.1 Опытный образец
4.4.2 Автоматизированный трибологический комплекс ТК2
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Теория нелинейных систем является чрезвычайно важной и активно развивающейся областью науки во всем мире. В общем случае физические системы, и технические системы в частности, являются, как правило, нелинейными и характеризуются многомерностью, неста-ционарностью, большой размерностью и неопределенностью математической модели. Синтез законов управления для таких систем часто связан со значительными трудностями как теоретического, так и вычислительного характера, что приводит к сложности их инженерной реализации. В последние десятилетия разработан ряд эффективных методов синтеза управления нелинейными объектами. Значительный вклад в их развитие внесли российские ученые Б. Р. Андриевский, A. A. Бобцов, A. A. Красовский, П. Д. Крутько, И. В. Мирошник, В. О. Никифоров, A. JL Фрадков, Я. В.А. Якубович и др. D.J. Hill, P. A. Ioannou, A. Isidori, I. Kaneilakopoulos, H. K. Khalil, P. Y. Kokotovic, M. Krstic, R. Marino, K. S. Narcndra, P. Tomei, S. S. Sastry, E. D. Sontag и др. Ввиду сложности нелинейных систем, особую роль играют преобразования к линейной форме (методы линеаризации), которые предоставляют возможность использования известных инструментов анализа н синтеза линейной теории. В настоящее время для решения проблем линеаризации применяется несколько методов. Например, в гидро- и пнсвмосистемах с дроссельным регулированием для линеаризации нелинейного уравнения расхода рабочей среды через проходное сечение традиционно используется метод линейной аппроксимации. Основное ограничение метода заключается в том, что линеаризация осуществляется в достаточно малой окрестности рабочей точки. Однако, как известно, во многих ситуациях динамика системы существенно меняется при изменении рабочих режимов, что должно учитываться инженером при синтезе регулятора. Ввиду вышеизложенного актуальным является применение данного метода для разработки алгоритма синтеза регулятора системы управления сложным динамическим объектом, что и послужило мотивацией для проведения исследований, представленных в работе. Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование алгоритма синтеза нелинейного регулятора для динамического объекта - самовозбуждающегося элсктрогидравлического тормоза, характеризующегося высоким порядком, нелинейностью и интервальной параметрической неопределенностью. РБНр1ш. Методы исследований. Математическое и имитационное моделирование выполнено в вычислительных системах Мар1е, МАТЬАВ/8итшИпк и ВЪЦрЬм. Научная новизна. Нр/т на языке программирования С++ разработан программный модуль, выполняющий функции синтезированного нелинейного регулятора. Достоверность полученных результатов. DSHplus. Реализация результатов работы. Основные результаты работы получены при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ и немецкой службы академических обменов DAAD (грант 7. С ). Результаты исследований используются в настоящее время для испытаний опытных образцов самовозбуждающегося электрогидравлического тормоза в лаборатории института гидропривода и управления Аахенского технического университета (IFAS RWTH Aachen University, Germany) и для модернизации алгоритмов и программного обеспечения автоматизированного трибологического комплекса ТК-2 (ООО фирма «Техносинтез», г. Томск), а также в учебном процессе Томского политехнического университета. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, ); научном семинаре стипендиатов DAAD программы «Михаил Ломоносов» / (г. Москва, ); научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения» (г. Ссвсрск, ); научно-техническом семинаре кафедры Электропривода и электрооборудования ЭЛТИ ГПУ (г. Томск, ). Публикации. Результаты выполненных исследований отражены в 8 печатных работах, которые включают в себя 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, тезисы 5-ти докладов на международных и всероссийских конференциях, и авторское свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.