Главная » 2014 » Сентябрь » 27 » Скачать Структуры и алгоритмы адаптивных систем с запаздыванием по управлению в схемах с расширенной ошибкой. Чепак, Лариса Владимировна бесплатно
07:21
Скачать Структуры и алгоритмы адаптивных систем с запаздыванием по управлению в схемах с расширенной ошибкой. Чепак, Лариса Владимировна бесплатно
Структуры и алгоритмы адаптивных систем с запаздыванием по управлению в схемах с расширенной ошибкой
Диссертация
Автор: Чепак, Лариса Владимировна
Название: Структуры и алгоритмы адаптивных систем с запаздыванием по управлению в схемах с расширенной ошибкой
Справка: Чепак, Лариса Владимировна. Структуры и алгоритмы адаптивных систем с запаздыванием по управлению в схемах с расширенной ошибкой : диссертация кандидата технических наук : 05.13.01 Благовещенск, 2004 179 c. : 61 05-5/92
Объем: 179 стр.
Информация: Благовещенск, 2004
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 УПРАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТАМИ В УСЛОВИЯХ АПРИОРНОЙ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
11 Методы синтеза беспоисковых алгоритмов для систем прямого адаптивного управления
12 Схемы расширения ошибки для систем адаптивного управления
13 Структуры основного и дополнительного контуров адаптивного управления в системах с запаздывающим аргументом
14 Методика построения адаптивных систем управления на основе критерия гиперустойчивости
15 Метод непрерывных моделей и построение дискретных алгоритмов адаптивного управления
Выводы по главе
Глава 2 СИНТЕЗ СИСТЕМ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ С
ПРОГНОЗИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
21 Задача синтеза адаптивных систем с прогнозирующим устройством
22 Алгоритмы адаптации для систем с запаздыванием по управлению
23 Адаптивные алгоритмы для систем с запаздыванием по управлению и состоянию
24 Алгоритмы для адаптивных систем с запаздыванием по управлению, состоянию и запаздыванием нейтрального типа
25 Дискретные алгоритмы систем адаптивного управления с прогнозирующим устройством
Выводы по главе
Глава 3 РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С
БЛОКОМ УПРЕЖДЕНИЯ
31 Задача синтеза систем управления с блоком упреждения
32 Алгоритмы адаптации для систем с явно-неявной эталонной моделью
33 Адаптивное управление в системах с блоком упреждения и стабилизирующим устройством
34 Системы управления с модифицированным стабилизирующим устройством
35 Дискретные алгоритмы адаптивного управления в системах с блоком упреждения
Выводы по главе
Глава 4 ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ
ПРЯМОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЗАПАЗДЫВАНИЯМИ
41 Программный комплекс для имитационного моделирования систем управления с запаздываниями
42 Синтез и моделирование системы управления пароперегревателем
Выводы по главе
Введение:
Актуальность темы. Характерной тенденцией современной стадии развития теории и практики систем автоматического управления технологическими процессами является нарастание сложности управляемых объектов, связанное как с внедрением новых технологий, так и с развитием методов автоматизации.
Как известно, при проектировании сложных систем приходится сталкиваться с неопределенностью аналитического описания, а также со сложностью структур управления и выполняемых функций. Фактически рядовой стала задача построения системы управления объектами, функционирующими в условиях неточных математических моделей, параметрического дрейфа, отсутствия полных сведений о внешних воздействиях. При разработке подобного рода систем обычно используются методы адаптивного или робаст-ного управления, обеспечивающие их высокую эффективность, как правило, с помощью достаточно сложных алгоритмов управления, реализуемых аппаратно-программными средствами цифровой вычислительной техники.
В практике проектирования адаптивных систем управления технологическими объектами приходится сталкиваться с ситуацией, когда элементы вектора состояния измерению недоступны или доступны, но не полностью. Недостаток информации о векторе состояния вызван обычно отсутствием соответствующих измерительных устройств или особенностями управляемых технологических процессов. Часто это приводит к тому, что относительный порядок моделей управляемых объектов оказывается больше единицы и, как следствие, решение задач синтеза алгоритмов требует, например, применения схем адаптивного управления с расширенной ошибкой.
Априорная неопределенность является не единственной трудностью, с которой сталкиваются разработчики при проектировании систем управления технологическими процессами. При создании систем управления динамическими объектами возникают дополнительные трудности, связанные с наличием запаздывания, которое необходимо учитывать при формировании законов управления. Наличие временного запаздывания в основном контуре управления, как правило, приводит к ухудшению качества функционирования системы и даже к потере ее работоспособности. Временное запаздывание, которым нельзя пренебречь в силу тех или иных причин, может иметь транспортную, технологическую или информационную природу. В математическом описании объекта управления запаздывание встречается в химической промышленности, при производстве серной кислоты, стекла [8, 13, 59], в металлургии при холодной прокатке [91], при управлении ядерным реактором [96], в задаче управления судном [49], в авиации [40, 60], в теплоэнергетике [37, 62, 63, 76, 87] и т.п.
Таким образом, задача проектирования адаптивных систем управления динамическими объектами с различными типами запаздываний, функционирующими в условиях априорной неопределенности, решение которой связано с разработкой сравнительно простых управляющих структур и алгоритмов, обеспечивающих желаемое качество процессов управления при неполном измерении элементов вектора состояний, позволяет обоснованно считать развиваемое в работе направление актуальным.
Цель работы состоит в разработке упрощенных структур и алгоритмов адаптивных систем управления априорно неопределенными объектами с запаздыванием по управлению с использованием схем расширения ошибки и принципа компенсации запаздываний.
Задачи исследования. Поставленная цель достигается путем решения ряда взаимосвязанных задач диссертационной работы, заключающихся: в разработке способа упрощения структур систем управления на основе применения явно-неявной эталонной модели; в построении алгоритмов адаптации для систем управления с расширенной ошибкой и использованием прогнозирующего устройства или блока упреждения; в синтезе законов управления для систем с неявной эталонной моделью и стабилизирующим устройством; в применении полученных теоретических результатов при решении практических задач.
Методы исследований. Основными методами исследований являются теория гиперустойчивости и концепция положительности динамических систем, общие методы теории автоматического управления, теория адаптивного и робастного управления, теория матриц, теория дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом, а также метод непрерывных моделей.
Научная новизна работы.
1. Разработаны базовые структуры построения основного и дополнительных контуров адаптивных систем управления динамическими объектами с запаздывающим аргументом в схемах с расширенной ошибкой и способ их упрощения.
2. Развит метод синтеза адаптивных систем управления с прогнозирующим устройством для объектов с различными типами запаздываний и применением явно-неявной эталонной модели.
3. Предложена методика синтеза адаптивных систем управления с блоком упреждения для объектов с запаздываниями по состоянию, управлению и нейтрального типа.
4. Разработаны способы синтеза алгоритмов адаптивных систем для объектов с запаздыванием по управлению, использующих стабилизирующее устройство и/или блок упреждения.
Практическая ценность результатов работы. Основные результаты диссертационной работы были получены автором в ходе исследований, выполнявшихся в 2001-2004 гг. в рамках НИР «Развитие нелинейных методов математического моделирования и эквивалентных преобразований в задачах устойчивости динамических систем и управления движением» (гос. per. № 01.20.0012498).
Полученные результаты могут быть использованы при решении задач управления в условиях априорной неопределенности для достаточно широкого класса динамических объектов, основные характерные черты которых — наличие различных типов временных запаздываний и относительный порядок модели больше единицы.
Практическая значимость полученных алгоритмов адаптивного управления заключается в существенном упрощении их структуры, высокой универсальности и сохранении желаемого качества функционирования в условиях априорной неопределенности объектов, при наличии запаздываний и внешних неконтролируемых возмущений. При этом предлагаемые алгоритмы адаптации обладают достаточной гибкостью, допускающей их модификацию без изменения требований к объекту.
Новизна и значимость технических решений подтверждаются публикациями в научных изданиях.
ФАО «Благовещенская ТЭЦ» переданы информационные материалы по построению структур контуров управления дискретно-непрерывной системы, методу синтеза алгоритмов адаптации, проведению вычислительных экспериментов, что подтверждается актом об использовании результатов диссертационной работы.
Отдельные результаты исследований используются в учебном процессе Амурского государственного университета, в дисциплинах «Теоретические основы автоматизированного управления», «Методы анализа динамических систем», в курсовом и дипломном проектировании по специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления».
На защиту выносятся следующие положения.
Набор структур основного и дополнительного контуров управления для адаптивных систем с запаздываниями в схемах с расширенной ошибкой.
Методика разработки адаптивных систем с явно-неявной эталонной моделью и прогнозирующим устройством для динамических объектов с запаздывающим аргументом.
Процедуры синтеза адаптивных систем с явно-неявной эталонной моделью и блоком упреждения для объектов с запаздыванием по управлению, состоянию и нейтрального типа.
Способ построения адаптивных систем для объектов с запаздыванием по управлению с использованием блока упреждения и стабилизирующих устройств.
Апробация результатов работы. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на III, IV Всероссийских научных INTERNET-конференциях «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках» (Тамбов, 2001, 2002), на международной молодежной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы управления и обработки информации» (Уфа, 2001), на X, XI Всероссийских семинарах «Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 2002, 2003), на V, VI Всероссийских семинарах «Моделирование неравновесных систем» (Красноярск, 2002, 2003), на II, III международных научно-практических конференциях «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2002, 2003), на И, III Всесибирских конгрессах женщин-математиков (Красноярск, 2002, 2003), на XV, XVI, XVII международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002, Санкт-Петербург, 2003, Кострома, 2004), на III международной научно-практической конференции «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения» (Новочеркасск, 2003), на IV, V региональных научно-практических конференциях «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск, 2003, 2004), на международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы механики» (Хабаровск, 2003), на VIII международном семинаре «Устойчивость и колебания нелинейных систем управления» (Москва, 2004). Работа в целом обсуждалась на научных семинарах ХГТУ, АмГУ.
На созданные в процессе диссертационного исследования программы имитационного моделирования адаптивных систем управления получены свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2003611956,2003611951,2004611744, 2004611745.
Публикации и личный вклад автора. Основное содержание диссертационной работы изложено в 31 публикации, в том числе в 8 статьях и 3 патентах.
В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат следующие научные и практические результаты: [22, 23, 26, 101 - 104] - постановка задачи, разработка алгоритмического обеспечения; [24, 25, 31, 109, 112] - доказательство утверждений, упрощение структур систем управления; [29, 32, 105, 108, 111] — синтез алгоритмов адаптации, разработка структурных схем; [77, 78] - создание модулей текста программы; [27, 28, 30, 106, 107, 110] - постановка задачи, разработка алгоритмического обеспечения и структур систем управления.
Основные результаты работы получены автором самостоятельно и опубликованы без соавторства [101 - 112].
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 116 страницах основного текста, содержит 52 рисунка, 136 наименований библиографических источников.
