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:

Лукьянова Галина Владимировна. Алгоритмы компенсации внешних детерминированных возмущений в линейных системах : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 : СПб., 2005 147 c. РГБ ОД, 61:05-5/3525

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЗОР МЕТОДОВ КОМПЕНСАЦИИ
ВНЕШНИХ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ

ВОЗМУЩЕНИЙ 10

  1. Постановка задачи компенсации возмущений 10

  2. Методы компенсации детерминированных возмущений .. 13

  1. Компенсация возмущений на основе принципа управления по отклонению 13

  2. Компенсация возмущений на основе принципа управления по возмущению 18

1.3 Системы управления с компенсацией детерминированных
возмущений 26

2 ОПЕРАТОРНЫЙ.МЕТОД СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРА
КОМПЕНСАЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ 33

2.1 Регулятор непрерывного времени 33

  1. Постановка задачи компенсации возмущений 33

  2. Математический инструментарий 34

  3. Алгоритм управления 37

  4. Результаты моделирования 42

2.2 Регулятор дискретного времени 53

  1. Постановка задачи 53

  2. Алгоритм управления 54

  3. Результаты моделирования 55

  4. Процедура автоматизированного синтеза и ее программная реализация 58

3 ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО
СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ СТАБИЛИЗАЦИИ И КОМПЕНСАЦИИ

ВОЗМУЩЕНИЙ 61

3.1 Постановка задачи 61

  1. Проблема эффективного подавления внешних возмущений в широкополосном диапазоне 61

  2. Способы повышения эффективности подавления внешних возмущений 65

  3. Формальная постановка задачи 69

  4. Структура регулятора стабилизации 70

  1. Структура регулятора компенсации 72

  2. Результаты моделирования 79

4 СИСТЕМА АКТИВНОЙ ВИБРОЗАЩИТЫ 83

4.1 Обзор систем активной виброзащиты 83

  1. Принципы построения систем виброзащиты 83

  2. Краткий исторический обзор 87

  3. Гидравлическая CAB 88

  4. Пневматическая CAB 90

  5. Электромагнитная CAB 93

  6. Магнитоэлектрическая CAB 96

  7. Пьезоэлектрическая CAB 97

  1. Конструкция CAB и постановка задачи 100

  2. Математическая модель виброзащитной опоры 103

  1. Полная математическая модель виброзащитной опоры 103

  2. Переход к модели усредненного значения магнитного поля 107

  3. Линеаризация математической модели 109

  4. Экспериментальная проверка и расчет параметров 111

4.4 Синтез алгоритмов управления CAB 118

4.4.1 Контур потока 120

4.4.2 Контур стабилизации (демпфирования собствен
ных колебаний) 122

4.4.3 Контур компенсации возмущений 123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 129

ПРИЛОЖЕНИЕ А Тексты программ автоматизированного синтеза137

АЛ Текст программы diafft.m 137

А.2 Текст программы regcompt.m 141

А.З Текст программы diaff.m 144

А.4 Текст программы regcomp.m 147

Введение к работе:

Предметом исследований диссертационной работы являются алгоритмы компенсации внешних детерминированных возмущений в линейных системах.

Задача компенсации внешних детерминированных возмущений имеет большое значение для теории и практики систем автоматического управления. В частности, такая задача актуальна в машиностроении, оптическом производстве, судостроении и т.д. Решению данной задачи посвящена обширная техническая литература. Были предложены различные методы и подходы. Один из подходов к ее решению состоит в использовании принципа внутренней модели [52, 53, 47, 39]. В соответствии с данным принципом, внешнее детерминированное возмущение рассматривается в качестве выхода автономной системы (так называемого генератора возмущений), возбуждаемого ненулевыми начальными условиями. Для полной компенсации внешнего возмущения модель его генератора должна быть соответствующим образом учтена в структуре регулятора.

В настоящее время принцип внутренней модели является хорошо разработанным для широких классов линейных [52, 53, 46, 47, 48, 39] и нелинейных систем [50, 54, 25], систем с неизвестными параметрами [24, 57, 58]. Также он нашел свое применение в задачах управления реальными техническими объектами [44, 29, 12, 2, 43, 61, 35].

Однако в подавляющем большинстве публикаций принцип внутренней модели формулируется в терминах пространства состояний. С практической точки зрения это означает применение в синтезированных системах специальных наблюдателей возмущений [34, 2, 23]. В свою очередь это затрудняет синтез регулятора

компенсации внешних возмущений и ведет к усложнению схемы управления. Для инженерной практики важно развивать принцип внутренней модели, описанный в операторной форме, т.к. он позволяет упростить процедуру синтеза и формализовать автоматизированный расчет регулятора.

Литературы, описывающей принцип внутренней модели в операторной форме недостаточно. По мнению автора, здесь можно выделить работу Острема и Виттенмарка [33]. Однако авторы рассматривают частные случаи, не давая общего решения задачи. Таким образом, задача разработки операторного метода синтеза систем компенсации внешних детерминированных возмущений является актуальной как с теоретической, так и практической точки зрения.

В настоящей работе развивается операторный метод синтеза линейных регуляторов, обеспечивающих стабилизацию ОУ и компенсацию внешних детерминированных возмущений без построения явных наблюдателей. Метод основан на решении полиномиального уравнения специального вида и ведет к получению конструктивного решения. Данное обстоятельство делает возможным автоматизированный синтез закона управления.

В отличие от метода одновременного синтеза метод последовательного синтеза основан на раздельном синтезе регуляторов стабилизации и компенсации внешних возмущений. Такой метод позволяет поддерживать заданные динамические показатели качества стабилизированного объекта на этапе синтеза регулятора компенсации. Также появляется возможность улучшать эффективность подавления возмущений без риска потери устойчивости замкнутой системы.

Целями диссертационной работы являются:

- развитие операторного метода синтеза регуляторов

компенсации внешних детерминированных возмущений для линейных систем непрерывного и дискретного времени на основе принципа внутренней модели;

- разработка операторного метода последовательного синтеза
регуляторов стабилизации динамического объекта и компенсации
внешних детерминированных возмущений;

- синтез алгоритмов управления системой активной
виброзащиты (CAB).

В ходе выполнения работы получены следующие научные и практические результаты:

разработан операторный метод синтеза регулятора компенсации возмущений для объектов непрерывного и дискретного времени (гл. 2);

разработана процедура автоматизированного синтеза регуляторов компенсации внешних детерминированных возмущений для непрерывного и дискретного времени, а также предложена программная реализация процедуры синтеза (п. 2.2.4);

- разработан операторный метод последовательного синтеза
регуляторов стабилизации и компенсации внешних возмущений для
объекта непрерывного времени (гл. 3);

- синтезирован алгоритм управления системой активной
виброзащиты (гл. 4).

Практическая значимость.

Результаты, полученные в диссертационной работе, использовались при разработке системы управления экспериментальной установкой системы активной виброзащиты, созданной в ГРН РФ ЦНИИ „Электроприбор".

Работа выполнена на Кафедре систем управления и информатики Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики в рамках

госбюжетной темы № ЮНО „Разработка методов и алгоритмов управления с адаптивной компенсацией внешних возмущений"; хоз. договорной научной темы 77500 „Адаптивное и гибридное управление двигателями внутреннего сгорания"; по персональному гранту № М03-3.11К-68 „Алгоритмы компенсации внешних детерминированных возмущений в динамических системах" студентов, аспирантов и молодых и специалистов; по персональному гранту № АОЗ-3.16-319 „Компенсация внешних возмущений в динамических системах" для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов высших учебных заведений Минобразования России научного направления „Автоматика и телемеханика", а также по индивидуальному договору подряда с ГРН РФ ЦНИИ „Электроприбор ".

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXXII и XXXIV научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГУИТМО (2003 и 2005 гг.), на 10-й Международной студенческой олимпиаде по автоматическому управлению ВОАС'2004 (Санкт-Петербург, 2004 г.), на V и VII конференциях молодых ученых „Навигация и управление движением" (Санкт-Петербург, 2003 и 2005 гг.).

Публикации работы.

По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы.

Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение, приложение и список литературы, насчитывающий (62) наименования. Основная часть работы изложена на (145) страницах машинописного текста.

В первой главе приведена постановка задачи компенсации внешних детерминированных возмущений, приведены обзор

и классификация методов компенсации внешних возмущений, описаны технические системы управления с компенсацией внешних возмущений, а также определено направление дальнейших исследований диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрен операторный метод синтеза регулятора компенсации внешних возмущений для непрерывной и дискретной систем. Проведено сравнение предложенного алгоритма с алгоритмом, сформулированным в терминах пространства состояний. Приведены результаты моделирования при различных заданных параметрах.

В третьей главе рассматривается задача раздельного синтеза регуляторов стабилизации и компенсации возмущений, представленных конечномерной моделью командного генератора. Предлагаемое решение позволяет распространить принцип последовательного синтеза, широко использующийся в инженерной практике, на класс задач компенсации возмущений и обеспечить формирование желаемой амплитудно-частотной характеристики замкнутой системы. Результаты теоретических исследований иллюстрируются числовыми примерами и моделированием.

В четвертой главе приведен обзор существующих систем активной виброзащиты (CAB). Рассмотрен принцип работы электромагнитной CAB, на которой проводились экспиременты с использованием алгоритмов, предлагаемых в настоящей работе. Приведены результаты экспериментов.

Программы автоматизированного синтеза приведены в Приложении А.

Подобные работы
Карапетян Марина Рафаэловна
Исследование динамических свойств адаптивных систем с идентификатором для компенсации контролируемых возмущений
Кузнецов Евгений Петрович
Методы и алгоритмы многоскоростной адаптивной идентификации динамических систем в задачах эхо-компенсации
Колосов Геннадий Евгеньевич
Синтез оптимальных регуляторов в автоматических системах при случайных возмущениях
Огородников Юрий Иннокентьевич
Оценивание параметрических возмущений в задачах анализа и синтеза технических систем
Кираковский Валерий Владимирович
Алгоритмы и системы нечеткого вывода в задачах диагностики городских инженерных коммуникаций
Сударчиков Сергей Алексеевич
Разработка алгоритмов управления системой контроля угловых и линейных деформаций верхнего опорного узла большого полноповоротного радиотелескопа на основе интервальных модельных представлений
Жуков Вадим Геннадьевич
Моделирование сложных систем коэволюционным алгоритмом генетического программирования
Губенко Наталия Евгеньевна
Формирование структур и алгоритмов в системе организации аналого-цифровых моделей с автоматической реконфигурацией
Ле Тхань Тунг
Структура и алгоритмы двухуровневой системы управления движением скоростных судов
Сторожук Дмитрий Олегович
Методы и алгоритмы для систем мониторинга локальных сетей

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