Структурно-параметрический синтез нелинейных систем управления с дифференциальными бинарно-операторными связями (14.09.2009)

Автор: Елсуков Владимир Сергеевич

Елсуков Владимир Сергеевич

СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ БИНАРНО-

ОПЕРАТОРНЫМИ СВЯЗЯМИ

Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Самара – 2009

Работа выполнена на кафедре “Автоматика и телемеханика” ГОУ ВПО “Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)”

Научный консультант – доктор технических наук, профессор

Лачин Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор

Кузнецов Павел Константинович

– доктор технических наук, профессор

Певзнер Леонид Давидович;

– доктор технических наук, профессор

Французова Галина Александровна;

Ведущая организация:

Институт проблем управления сложными системами РАН, г. Самара

Защита диссертации состоится 12 ноября 2009 г. в 09 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.03 ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: 443010, г.Самара, ул. Галактионовская, 141, ауд.28.

________________________________________________________________________ _________________________________________

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.217.03; факс: (846) 278-44-00.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета (ул. Первомайская, 18).

Автореферат разослан “____”___________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.217.03 Н.Г. Губанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проектирование систем автоматического управления (САУ) с объектами управления (ОУ), которые описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, является одной из фундаментальных проблем теории автоматического управления. Более того, для многоканальных ОУ, как правило, необходимо регулировать определенные соотношения между их выходными величинами. Причем решение указанных задач еще более усложняется, если ОУ описывается нелинейными дифференциальными уравнениями с функциональными и параметрическими неопределенностями, а регулирование соотношений между выходными величинами многоканального ОУ должно быть многоуровневым и селективным, т.е. избирательным. Последнее, в частности, может быть обусловлено тем, что для многорежимного ОУ число регулируемых соотношений может быть больше числа управляющих воздействий, а сами соотношения зависят от внешних факторов, влияющих на режим работы ОУ.

Методы анализа и синтеза нелинейных САУ разрабатывались и исследовались в работах многих ученых, таких как: Е.А. Барбашин, Л.М. Бойчук, В.Н. Буков, А.А. Вавилов, Г. Ван-Трис, А.А. Воронов, А.С. Востриков, А.Р. Гайдук, С.Е. Душин, С.В. Емельянов, Р. Калман, В.Н. Козлов, А.А. Колесников, А.А. Красовский, А.П. Крищенко, П.Д. Крутько, П.К. Кузнецов, А.М. Ляпунов, И.В. Мирошник, Л.Д. Певзнер, В.А. Подчукаев, Э.Я. Рапопорт, В.И. Уткин, Н.Б. Филимонов, А.Л. Фрадков и др. Однако большинство известных методов синтеза применимы для нелинейных объектов со стационарными параметрами и характеристиками.

Среди известных методов анализа и синтеза систем управления в условиях неопределенности можно выделить методы синтеза адаптивных систем, представленные в работах Ю.А. Борцова, С.Д. Землякова, В.М. Кунцевича, И.М. Мирошника, А.И. Рубана, А.Л. Фрадкова, В.Я. Якубовича и др. ученых; систем с переменной структурой и скользящими режимами (С.В. Емельянов, В.И. Уткин); бинарных систем (С.В. Емельянов, С.К. Коровин); систем с большими коэффициентами усиления и старшими производными выходных величин в законе управления (А.С. Востриков, П.Д. Крутько, В.А. Подчукаев, Г.А. Французова).

Методы анализа и синтеза систем согласованного и координирующего управления рассматривались в работах Л.М. Бойчука, И.В. Мирошника, В.Т. Морозовского, О.С. Соболева. Эти методы разработаны для линейных объектов. Но они не приспособлены к синтезу систем селективно-согласованного управления нелинейными многоканальными объектами, в процессе управления которыми возникает необходимость избирательного регулирования соотношений между их выходными величинами.

Одним из наиболее удобных и перспективных для синтеза систем управления нелинейными объектами с функциональными неопределенностями в их внутренних обратных связях является, по нашему мнению, метод синтеза нелинейных нестационарных систем с разнотемповыми процессами на основе принципа локализации А.С. Вострикова. Этот метод основан на применении в синтезируемых системах внутренних локальных контуров непрерывного регулирования с глубокими обратными связями по старшим производным выходных величин и дифференцирующими фильтрами для измерения производных. Но такие системы с достаточно большими коэффициентами усиления критичны, т.е. являются негрубыми, по отношению к сингулярным возмущениям, обусловленным влиянием указанных выше фильтров.

Однако альтернативой глубоким обратным связям по старшим производным выходных величин могут служить нелинейные алгоритмические параметрические и координатные обратные связи, в том числе знакопеременные.

Следовательно, создание аналитического метода структурно-параметрического синтеза нелинейных законов управления одноканальными и многоканальными нелинейными объектами с параметрическими и функциональными неопределенностями, а также математических моделей для их исследования является актуальной темой исследований.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) “Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления”, утвержденного решением ученого совета университета от 25.01.2003, переутвержденного 1.03.2006 и поддержана грантом РФФИ (проект № 07-08-00111-а).

Целью исследований является разработка аналитического метода синтеза нелинейных законов управления и повышение на основе его применения качества процессов и эффективности управления параметрически и функционально неопределенными нелинейными объектами.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи.


загрузка...