Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка13/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   60

Никитина Т.Б., Татарченко М.О.


НТУ «ХПИ» (Украина)

Синтез робаСтных комбинированных систем управления



Предлагается метод синтеза робастных комбинированных систем управления, позволяющий наиболее полно использовать имеющуюся информацию о задающих и возмущающих воздействиях для повышения точности управления. Показана эквивалентность предлагаемых робастных комбинированных систем управления классическим системам комбинированного управления. Приведены примеры динамических характеристик синтезированных робастных комбинированных систем управления и показана возможность повышения точности управления.
Постановка проблемы, связь с научными и практическими задачами. Центральной проблемой современной теории и практики автоматического управления является создание систем, способных обеспечивать высокую точность управления при интенсивных задающих и возмущающих воздействиях широкого спектра частот. Синтез систем комбинированного управления, у которых сочетается принцип управления по разомкнутому и замкнутому контуру в ряде практических случаев позволяет получать точность, недостижимую в классических системах только с обратной связью.

Анализ последних достижений и публикаций. В последнее время в ряде отечественных и зарубежных работ появилось направление по созданию систем комбинированного управления на основе синтеза систем робастного управления, в которых используется управление, как по разомкнутому, так и по замкнутому контуру – т.е., по сути - комбинированное управление [1]. Такое управление в англоязычной литературе называется «2-degree-of-freedom design» – робастное управление удвоенной размерности степени свободы [2]. Однако в этих работах не рассмотрены вопросы синтеза комбинированного робастного управления систем, минимизирующих норму, норму, стохастическую норму и их комбинацию.

Цель работы. Целью данной работы является разработка методики синтеза комбинированных систем робастного управления, у которых используется информация о задающем и возмущающем воздействиях для минимизации нормы, нормы, стохастической нормы и их комбинации. Задачей статьи является синтез и исследование динамических характеристик синтезированных комбинированных робастных электромеханических систем управления, с помощью которых минимизируется норма, норма, стохастическая норма и их комбинация.

Метод решения. Одним из интенсивно развивающихся подходов к синтезу робастных систем управления является синтез регуляторов, минимизирующих различные нормы вектора цели управления [3,4]. Введем в вектор цели робастного управления ошибку отработки системой задающего воздействия и ошибку компенсации возмущающего воздействия с соответствующими весами. В векторе цели робастного управления введем также переменные состояния системы, которые необходимо ограничивать, либо которые влияют на качественные показатели работы системы. Кроме того, в вектор цели обязательно включим управляющее воздействие, которое также необходимо ограничивать при синтезе робастного управления. Все эти компоненты берутся с определенными весами, которые определяются в процессе синтеза робастного управления.

Введем вектор состояния расширенной системы, включающий вектор состояния объекта управления и вектора состояния моделей задающего и возмущающего воздействий. Введем вектор внешних воздействий, компонентами которого являются вектора, возбуждающие модели формирующих фильтров векторов задающего и возмущающего воздействий, а также помех измерения векторов задающих и возмущающих воздействий, а также помех измерения векторов выхода исходного объекта управления и доступных для измерения векторов состояния объекта управления.

При таком подходе для формирования управления используется информация о задающем и возмущающем воздействиях для получения минимальной нормы ошибки отработки системой задающего воздействия и компенсации возмущающего воздействия. При этом условия инвариантности фактически формулируются в виде минимизации нормы передаточной функции ошибки отработки системой задающего воздействия и нормы передаточной функции компенсации системой возмущающего воздействия.

Для рассмотренных систем построены функции Гамильтона и показана эквивалентность структур систем классического комбинированного управления и систем комбинированного робастного управления, у которых вектор внешних воздействий используется для восстановления вектора состояния расширенной системы, включающей вектор состояния соответственно объекта управления и вектор состояния внешних воздействий, задающих и возмущающих с помощью робастного наблюдателя. На основании анализа уравнений Гамильтона-Якоби-Беллмана-Айзекса показано, что никакие другие алгоритмы синтеза разомкнутого контура регулирования в структуре системы комбинированного управления не могут привести к повышению точности управления по сравнению с системой комбинированного робастного управления и, следовательно, не могут сделать систему классического комбинированного управления «более оптимальной» по сравнению с комбинированной робастной системой управления.

Результаты экспериментальных исследований комбинированных робастных систем управления двух массовой электромеханической системой подтвердили эффективность такого подхода.

Выводы из проведенного исследования, перспективы этого направления. Для повышения точности систем управления в работе рассматривается синтез комбинированных робастных систем управления электромеханическими системами, минимизирующих норму, норму, стохастическую норму и их комбинацию. Такой регулятор формирует управляющее воздействие на вход системы по ее измеряемому выходу и представляет собой динамический блок типа компенсатора, объединяющий робастный наблюдатель и робастный регулятор.

При синтезе комбинированных робастных систем управления эффект комбинированного управления определяется тем, что используются вся имеющаяся информация о задающем и возмущающем воздействии. Причем, при синтезе робастного управления учитываются помехи измерения этих сигналов, с помощью соответствующих технических устройств. Однако, в отличие от классического комбинированного управления, когда разомкнутые контуры управления по задающему и возмущающему воздействиям синтезируются отдельно, независимо друг от друга и, как правило, после синтеза контура обратной связи, при робастном управлении синтез контуров разомкнутого и замкнутого управлений выполняется одновременно для минимизации нормы, нормы, стохастической нормы и их комбинации.

Разработана методика синтеза комбинированных робастных систем управления скоростью и положением двухмассовой электромеханической системы. Приведен пример сравнения динамических характеристик синтезированной комбинированной робастной системы управления и системы с типовым регулятором. Показано, что применение робастных регуляторов позволило уменьшить ошибки регулирования скорости вращения и положения рабочего органа примерно в два раза.
Список литературы

1. Кунцевич В.М. Квазиинвариантность, робастность и адаптация в системах управления /В.М. Кунцевич // Труды научного семинара «70 – лет теории инвариантности». – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – С. 61 – 90.

2. D. Hoyle, R. Hyde, and D.J.N. Limebeer. An approach to two-degree-of-freedom design. In Proceedings of the 30 th IEEE Conference on Decision and Control. – 1991. – Р. 1581-1585.

3. Никитина Т.Б. Робастное управление многоканальными итерационными электроприводами по Н2 и Н критериям / Т.Б. Никитина // Електромашинобудування та електрообладнання. – К.: Техніка, 2006. - №67. - С. 13 – 17.

4. Никитина Т.Б. Синтез анизотропийных регуляторов многоканальных систем регулирования геометрических параметров проката / Т.Б. Никитина // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ», 2008.- №30. - С. 230 – 231.

УДК 519.718



Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка