Слайд 1И.П. Симаков
Лекция на тему
НОВЫЕ ТИПЫ
ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Слайд 2О возникновении т.н. «теории робастных систем»
Основополагающей работой, определившей возникновение теории
робастности, является теорема В.А. Харитонова.
(«Асимптотическая устойчивость положения равновесия семейства систем
дифференциальных уравнений» - Дифференциальные уравнения. – 1978. – №11. – С.2086-2088.)
Теорема Харитонова имеет важный и
красивый результат.
Но наряду с этим имеет и ограничение.
Слайд 3Классификация простейших случаев неопределенности по видам характеристических полиномов для линейных
стационарных систем
Интервальная неопределенность – коэффициенты полинома являются интервальными параметрами;
Аффинная неопределенность
– коэффициенты полинома образованы суммой или разностью интервальных параметров;
Полилинейная неопределенность – коэффициенты полинома линейно зависят от каждого параметра, если остальные параметры фиксированы;
Полиномиальная неопределенность – коэффициенты полинома зависят полиномиально хотя бы от одного параметра.
Для интервальной и аффинной неопределенностей существуют достаточно простые методы анализа и синтеза, но если коэффициенты полинома являются более сложными функциями интервальных параметров, то анализ и синтез ИС значительно усложняется.
Слайд 4Постановка задачи:
где a(t) - произвольные функции времени, в том
числе разрывные
Слайд 5Хорошо бы расследовать
1. Координатно-операторная обратная связь
1.1. Система с одним неопределенным
параметром
1.2. Система с двумя неопределенными параметрами
1.3 Система с более, чем
двумя неопределенными параметрами
2.1 Операторная обратная связь с одним неопределенным параметром
2.2 Операторная обратная связь более чем с одним неопределенным параметром
Слайд 6
1. Координатно-операторная обратная связь
1.1. Система с одним неопределенным параметром
«Хрестоматийный»
пример
скаляризуем путем введения новой переменной
Теперь имеем дело со скалярным
объектом:
Будем рассматривать стабилизацию в малом
Слайд 7t=time;
init x1=1,x2=0,Miu_cp=0;
ao=5;
w=0.5;
K=10;
d=2;
a=ao*sin(w*t);
sigma=d*x1+x2;
Ksi=sigma/x1;
Miu=-K*sign(Ksi);
Miu_cp'=5*(Miu-Miu_cp);
a_oc=d^2-Miu_cp;
u=-K*abs(x1)*sign(d*x1+x2);
x1'=x2;
x2'=a*x1+u;
output x1,x2,u,a_oc,a;
1. Координатно-операторная обратная связь
1.1. Система с одним неопределенным
параметром
Слайд 81. Координатно-операторная обратная связь
1.1. Система с одним неопределенным параметром
Слайд 91. Координатно-операторная обратная связь
1.1. Система с одним неопределенным параметром
Слайд 10Сделаем замену переменных
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и
более неопределенными параметрами
Слайд 11где d характеризует качество стабилизации.
Проведем следующие преобразования
Тогда система уравнений примет
вид
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Слайд 12Если Е>0 то для стабилизации требуется
Для того чтобы
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Если Е<0 то для стабилизации требуется
То есть Е-d попадает в корневой промежуток рассматриваемого выражения
Слайд 13
Тригонометрический закон изменения параметров объекта.
Рассматривается стабилизация модели вида
1. Координатно-операторная обратная
связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными параметрами
Слайд 141. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Тригонометрический закон изменения параметров объекта.
Слайд 151. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Тригонометрический закон изменения параметров объекта.
Слайд 16Тригонометрический закон изменения параметров объекта.
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с
двумя и более неопределенными параметрами
Слайд 17, где
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более
неопределенными параметрами
Дифференциальный закон изменения параметров объекта.
Слайд 181. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный закон изменения параметров объекта.
Слайд 191. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный закон изменения параметров объекта.
Слайд 201. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный закон изменения параметров объекта.
Слайд 211. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный закон изменения параметров объекта.
Слайд 22,где
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный с sign закон изменения параметров объекта
Слайд 231. Координатно-операторная обратная связь
1.2. Система с двумя и более неопределенными
параметрами
Дифференциальный с sign закон изменения параметров объекта
Слайд 24Дифференциальный с sign закон изменения параметров объекта
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2.
Система с двумя и более неопределенными параметрами
Слайд 25Дифференциальный с sign закон изменения параметров объекта
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2.
Система с двумя и более неопределенными параметрами
Слайд 26Дифференциальный с sign закон изменения параметров объекта
1. Координатно-операторная обратная связь
1.2.
Система с двумя и более неопределенными параметрами
Слайд 27
1. Координатно-операторная обратная связь
1.3. Система, представленная в «Фробениусовой» форме с
неограниченным числом неопределенных параметров
Введем новую переменную характеризующую отклонение объекта
от требуемого режима
Слайд 28
1. Координатно-операторная обратная связь
1.3. Система, представленная в Фробениусовой форме с
неограниченным числом неопределенных параметров
Стоит задача стабилизации сигма в нуле
и выбора коэффициентов
Слайд 291. Координатно-операторная обратная связь
1.3. Система с 4- мя неопределенными параметрами
Состояние
объекта
управление
Слайд 30в отличие от п. 3, вводим координатную ошибку следующим соотношением
2.
Операторная обратная связь
2.1. Система с одним неопределенными параметрами
Слайд 312. Операторная обратная связь
2.1. Система с одним неопределенными параметрами
График изменения
состояний объекта
График изменения управления объекта
Слайд 322. Операторная обратная связь
2.2. Система с неограниченным числом неопределенными параметров
Заметим
что рассматриваемая матрица является «Фробениусовой»,
т.е. являются коэффициентами «характеристического» полинома(точнее
его аналога):
Будем искать управление в следующем виде u=Kx
Слайд 332. Операторная обратная связь
2.2. Система с неограниченным числом неопределенными параметров
Тогда
уравнение замкнутой системы примет вид
стабилизация системы с заданным качеством d
Характеристический полином имеет вид :
Необходимым условие стабилизации с заданным качеством ОУ является не отрицательность коэффициентов последнего характеристического уравнения
Найдем оценки этих коэффициентов
Слайд 342. Операторная обратная связь
2.2. Система с неограниченным числом неопределенными параметров
Теперь
можно найти значения обеспечивающие достаточности сходимости, использую
критерий Харитонова и достаточности для постоянных коэффициентов
Слайд 352. Операторная обратная связь
2.2. Система с неограниченным числом неопределенными параметров
Произведем
синтез регулятора для системы с 3-мя неопределенными параметрами
Слайд 362. Операторная обратная связь
2.2. Система с неограниченным числом неопределенными параметров
Состояние
объекта
управление