Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Шершнев Сергей Федорович. Робастное управление в условиях возмущений и запаздывания : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 05.13.01 / Шершнев Сергей Федорович; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2009.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-1/29

смотреть введение
Введение к работе:

Диссертация посвящена нахождению методов синтеза линейного стационарного робастного стабилизирующего и терминального управления для объектов с возмущением в виде параметрической неопределенности в структуре и неизвестным по величине запаздыванием.

Актуальность темы. Задача адаптивно-робастного управления параметрически и функционально неопределенными объектами в условиях возмущений и запаздывания относится к фундаментальным и актуальным проблемам современной теории и практики автоматического управления. Идеализация, связанная с линейностью объекта управления, стационарностью его параметров, возможностью измерения его переменных состояния, отсутствием запаздывания и возмущающих воздействий, постепенно уходит из рассмотрения в рамках современной теории управления. Современные требования к техническим системам стимулируют развитие таких направлений теории автоматического управления, как: нелинейное, адаптивное и робастное управление, а также управление в условиях запаздывания. В современной теории автоматического управления особое внимание уделяется методам адаптивного и робастного управления по выходу (т.е. без измерения производных выходной переменной или переменных состояния объекта). Мотивация данных научных исследований обусловлена тем, что управление по выходу позволяет уменьшить затраты на проектирование и разработку различных датчиков, которые в свою очередь, увеличивают размерность математической модели системы и вносят дополнительные погрешности, связанные с ошибками измерений.

В настоящее время известные методы адаптивного, робастного и нелинейного управления, нацеленные на синтез регуляторов, отличаются сложностью инженерной реализации. Например, популярные в теоретическом научном мире итеративные процедуры синтеза требуют от инженера-разработчика обширных знаний в области теории нелинейного управления.

Большинство известных схем адаптивного и робастного управления предусматривают высокую размерность регулятора, которая может в несколько раз превышать размерность объекта. Очевидно, что высокая размерность регулятора приводит к удорожанию системы управления, а также к возможному запаздыванию в управлении, вызванным компьютерной обработкой алгоритма (для систем, построенных на базе цифровых контроллеров). А, как известно, наличие неучтенного запаздывания может пагубно повлиять на устойчивость и качество системы управления. Таким образом, разработка новых методов адаптивного, робастного и нелинейного управления, позволяющих получать более простые и малоразмерные регуляторы является еще не решенной задачей современной теории управления. В тоже время разработка новых фундаментальных методов может оказаться необходимой предпосылкой при решении ряда перспективных задач.

Стоит также отметить, что при создании адаптивных алгоритмов при хороших теоретических показателях часто неприменимы на практике из-за сложности построения или невозможности построения наблюдателя, необходимого для их работы. Будучи же построенным, наблюдатель может стать сам причиной технического сбоя в системе управления.

Поэтому, несмотря на всю практическую значимость новых адаптивных методов, в данной диссертации развиваются именно робастные методы, которые в силу их построения имеют значительно более простую структуру и намного удобнее для практической реализации. В предлагаемых в диссертации робастных подходах нет необходимости строить наблюдатель для определения неизвестных значений параметров системы (речь не идет о восстановлении состояния по выходу) для успешного управления объектом. А это является, обычно, ключевым звеном и наиболее громоздким в адаптивном регуляторе. А регулятор, основанный на робастном подходе, полностью эффективен с самого начала управления, в то время как адаптивные регуляторы сначала должны «настроиться» на систему.

Цель работы. Целью диссертационной работы является синтез робастного управления для нестационарных систем с неизвестной величиной запаздывания, справляющегося с задачами стабилизации и терминального управления при заданном диапазоне величины запаздывания. Синтезируется синтез регулятора как при полной информации о состоянии системы, так и в случае управления по выходу. При этом ставится целью создание управления без адаптивного алгоритма и без необходимости оценивания величины неизвестного запаздывания. В случае управления по выходу системы ставится цель построения наблюдателя для оценки только состояния системы, без оценивания неизвестных параметров, в частности, величины запаздывания.

Поставленные в диссертации задачи. Из формулировки цели работы очевидна основная задача: построение регулятора, справляющегося с задачами стабилизации и терминального управления при заданном диапазоне величины запаздывания.

Но так как ставится задача синтеза управления без оценивания величины неизвестного запаздывания, второй задачей диссертации является построение адекватной исходному объекту математической модели для синтеза управления без знания фактического значения запаздывания. Эту задачу можно разделить на две подзадачи: нахождение структуры упрощенной модели и построение соответствующего регулятора для неизвестного запаздывания, т. е., достижение робастности.

Для определения адекватности полученной модели исходному объекту необходимо также оценить ошибку между решениями построенной модели и исходного объекта под действием синтезированного регулятора.

В случае управления по выходу объекта также необходимо решить задачу восстановления вектора состояния, но строя наблюдатель по упрощенной системе, не включающей в себя неизвестные параметры и, в частности, величину запаздывания.

Методы исследования. В диссертации использованы элементы функционального анализа, теории дифференциальных уравнений, теории матриц, теории игр, теории устойчивости, асимптотические методы, теории управления, в том числе оптимального, робастного, адаптивного и с неполной информацией. Теоретические положения подтверждены представленными в диссертации результатами моделирования в среде MATLAB/SIMULINK.

Научная новизна. В диссертации предложена методика синтеза линейного стационарного управления для задач стабилизации и терминального управления нестационарными объектами с неизвестной величиной запаздывания. Получены критерии применимости синтезированных регуляторов, оценки на состояние управляемого объекта. В случае управления по выходу системы синтезирован линейный стационарный наблюдатель полной размерности, позволяющий синтезируемому с его помощью управлению справится с поставленными перед ним задачами.

Обоснованность выводов диссертации. Достоверность полученных результатов обеспечивается приведенными в диссертации доказательствами, а также публикацией в ведущих рецензируемых журналах, включая журналы, рекомендованные РАН.

Практическая ценность работы. Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы в системах управления в различных областях науки и техники. Математическими моделями, рассматриваемыми в рамках данной диссертационной работы, может быть описано большое количество технических систем, в том числе:

  1. электромеханические системы;

  2. космическая техника;

  3. робототехнические системы;

  4. биологические, популяционные модели.

Апробация работы. Основные положения диссертации на протяжении с 2004 по 2009 года докладывались и обсуждались на восьми различных конференциях, включая международные.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано одиннадцать работ, включая статью в журнале, рекомендованном РАН.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав, заключение, список цитируемой литературы, состоящий из 205 наименований, и список работ автора на тему диссертации. В конце каждой главы приведены выводы, кратко характеризующие основные результаты, полученные в главе, в частности, какие поставленные для достижения целей работы в рамках диссертации задачи были полностью или частично решены в резюмируемой главе. Диссертация изложена на 157 страницах.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net