Декомпозиционные методы синтеза наблюдателей состояния

• Автор: Краснова, Светлана Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние проблемы и задачи исследования
1.1. Математическое описание объектов управления
1.2. Асимптотические наблюдатели состояния. Основные положения
1.2.1, Асимптотический наблюдатель состояния полного порядка
1.2.2. Наблюдатель Лтоенбергера пониженного порядка
1.3. Асимптотические наблюдатели при наличии внешних возмущений
1.3.1. Многомерные системы при наличии скалярных, возмущений
1.3.2. Многомерные системы при наличии измеряемых возмущений
Краткие выводы
1.4. Методы разделения движений
1.4.1. Сингулярно возмущенные системы
1.4.2, Блочный принцип управления
Краткие выводы
1.5 Системы с запаздыванием
1.5.1. Устойчивость систем с запаздыванием
1.5.2. Способы компенсации запаздывания
Краткие выводы
Г лава 2. Декомпозиционные методы синтеза наблюдателей состояния линейных многомерных систем
2.1. Линейные многомерные системы со скалярным измерением
2.1.1. Декомпозиция системы при отсутствии возмущений
2.1.2. Декомпозиционный метод синтеза асимптотического наблюдателя состояния с большими коэффициентами или разрывными управлениями
2.1.3. Декомпозиционный метод синтез наблюдателей состояния
с конечными коэффициентами при отсутствии возмущений
2.1.4. Декомозицпя расширенной системы при наличии внешнего неизменяемого скалярного возмущения
2.1.5. Декомпозиция системы при наличии внешних возмущений,
ограниченных по модулю
Краткие выводы
2.2. Линейные многомерные системы с векторными измерениями
2.2.1. Блочно - каноническая форма наблюдаемости для линейных многомерных систем
2.2.2. Наблюдатель состояния с большими коэффициентами или разрывными управлениями
2.2.3. Приведение к блочно - канонической форме наблюдаемости линейной многомерной системы при наличии возмущений
2.2.4. Наблюдатель с конечными коэффициентами с сохранением
декомпозиции
Краткие выводы
Глава 3. Декомпозиционные методы синтеза асимптотических наблюдателей состояния для нелинейных многомерных систем управления
3.1. Нелинейные многомерные системы со скалярным измерением
3.1.1. Квази - линейная каноническая форма наблюдаемости
3.1.2. Синтез асимптотических наблюдателей состояния с управляющими воздейетвиямив классе систем с большими коэффициентами или разрывными управлениями
3.1.3. Наблюдатель состояния с конечными коэффициентами для
нелинейной системы, представленной в кавзи- линейном виде
Краткие выводы
3.2. Нелинейные многомерные системы с векторными измерениями
3.2.1. Блочно - наблюдаемая форма нелинейной системы с многомерным нелинейным выходом
3.2.2. Синтез асимптотических наблюдателей состояния на основе метода разделения движений
3.2.3. Приведение к блочно - наблюдаемой форме нелинейной
многомерной системы при наличии аддитивных возмущений
Краткие выводы
Г лава 4. Декомпозиционные методы стабилизации дискретных систем. Дискретные системы с запаздыванием
4.1. Наблюдатели состояния для дискретных систем
4.1.1. Процедура восстановления компонент вектора состояния дискретной системы при отсутствии параметрических возмущений
4.1.2. Декомпозиционный метод синтеза асимптотического наблюдателя состояния для линейных дискретных систем, инвариантного к изменению параметров объекта управления
4.2. Решение задачи стабилизации дискретных линейных систем, представленных в нормальной форме, на основе метода разделения движений
4.3. Принципы реализации алгоритмов с разрывными управлениями для дискретных систем
4.4. Представление систем с запаздыванием к нормальной форме за счет
расширения пространства состояний
Краткие выводы
Глава 5. Методы синтеза компенсаторов запаздывания для многомерных систем с релейными измерениями и наличием запаздывания в измерениях
5.1. Вибролинеаризация релейных датчиков
5.2. Фильтрация выходного сигнала
5.3. Компенсация запаздывания посредством асимптотического-
наблюдателя
Краткие выводы
Глава 6. Решение прикладных задач
6.1. Синтез системы управления топливоподачей ДВС с обратной связью
по X - зонду
6.1.1. Описание объекта управления
6.1.2. Возможности управления системой топливоподачи ДВС по обратной связи без компенсации запаздывания
6.1.3. Синтез комбинированной глубокой обратной связи
6.1,4. Идентификация массового расхода воздуха в цилиндрах ДВС
6.1.4.1. Описание модели управления топливоподачи
6.1.4.2. Синтез алгоритма идентификации массового расхода воздуха
6.1.4.3. Дополнительная коррекция по обратной связи
Краткие выводы
6.2. Синтез системы управления движением манипулятора при обхождении препятствий с учетом динамики электроприводов,
основанный на методе разделения движений
6.2.1. Описание динамической модели объекта управления
6.2.2. Принцип организации желаемых траекторий с помощью метода потенциального поля
6.2.3. Синтез управления манипулятором, основанный на методе разделения движения, с линейной обратной связью
6.2.4. Декомпозиционный метод синтеза наблюдателя состояния при измерении вектора положения манипулятора
6.2.5. Стабилизация системы с помощью разрывных управлений
6.2.6. Декомпозиционный метод синтеза наблюдателя состояния при
измерении вектора положения исполнительных устройств
Краткие выводы
Заключение
Литература
Приложение

котором движение в скользящем режиме в системе (2.1.9) всегда возникнет. Для нахождения уравнения скольжения согласно методу эквивалентного управления находим решение уравнения ё] =0 относительно г, и подставляем это решение V] = У]ед = -г2 во второе уравнение системы (2.1.8).
Заметим, что понятие “эквивалентное управление” имеет вполне конкретный физический смысл - эта функция равна среднему значению управления, и для ее измерения можно воспользоваться линейным фильтром первого порядка, если соответствующим образом согласовать постоянную времени фильтра т с шириной области, в которой происходит движение в реальном режиме:
™ср + иср = и ,
где иСр- выходная величина фильтра, и- управление, которое учитывает
имеющиеся в системе неидеальности и приводит к реальному скользящему режиму, который отличается от идеального, когда управление меняется с бесконечно большой частотой и вектор фазовой скорости направлен точно вдоль поверхности разрыва. Ведь на практике из-за различного рода неидеальностей переменные вектора состояния совершают колебания относительно поверхности разрыва с конечной частотой и, следовательно, частота переключения управления тоже конечна. К таким неидеальностям можно отнести зону нечувствительности, гистерезис, запаздывание в переключающих устройствах, различные инерционности, присущие объекту и неучтенные при составлении модели и т. д. В результате во время не идеализированного, а реального скользящего движения все компоненты функции управления также изменяются с конечной частотой и содержат высокочастотную и медленно меняющуюся составляющие. Поэтому имеет смысл говорить о среднем значении управления в процессе реального скользящего движения иср, которое стремится к эквивалентным значением иеС|,
если рассматривать идеальное скольжение как предельный случай реального скользящего режима при стремлении к нулю всех неидеальностей.
На втором шаге выберем управляющие воздействия наблюдателя в следующем виде: у2 = —а21Б! + а22У1еС) +щ>
Тогда второе уравнение (2.1.8) запишется следующим образом: ё2 = £3 -к2е2, (-М2!%1£2) и при достаточно больших к2,М2>0 и |83|<М2 обеспечиваются соотношения
с2 —> 0,У2ед -» -£3.
На практике эквивалентные значения управлений Уес] в линейном случае
совпадают с у,, а для разрывных систем могут быть получены с выхода фильтра первого порядка [73].
Продолжая намеченную процедуру выбора управлений наблюдателя, на р-м шаге полагаем:

а|д 1е 1 + ар(Т-1еч +цу7р~1)еч’ (+М„8ЧП(/ц_1»епД (2.1.10)

= ац,Д+1ец+1
где р = 1