Синтез цифровых систем управления динамическими объектами с неопределенной нелинейностью

Авторы

  • Вячеслав Иванович Лачин Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Анатолий Романович Гайдук Южный федеральный университет
  • Александр Сергеевич Муженко Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-4-5-53-63

Ключевые слова:

нелинейный объект, неопределённость, цифровая система управления, наблюдатель, управление по вы-ходу и воздействиям, цифровое устройство управления, устойчивость, качество системы

Аннотация

Представлен метод синтеза цифровых систем управления на основе дискретной модели объекта при неизмеряемых его переменных состояния и наличии неопределенной нелинейности. Основной особенностью подхода является применение двух наблюдателей, позволяющих найти асимптотические оценки как нелинейности, так и вектора состояния объекта. Задача синтеза решена с применением управления по выходу и воздействиям и стандартных нормированных передаточных функций, что позволяет обеспечить требуемые показатели качества как в установившемся, так и в переходном режиме. Численный пример иллюстрирует эффективность разработанного метода. Полученные результаты могут использоваться при проектировании цифровых систем управления, существенно повышающих эффективность управления объектами как производственного, так и специального назначения.

Биографии авторов

Вячеслав Иванович Лачин, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

д-р техн. наук, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова.

Анатолий Романович Гайдук, Южный федеральный университет

д-р техн. наук, профессор кафедры «Систем автоматического управления» Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета.

Александр Сергеевич Муженко, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

магистрант кафедры «Автоматика и телемеханика» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова.

Библиографические ссылки

Li C. Further Results on Stabilizability of Discrete-time Nonlinearly Parameterized Systems with Scalar Parameters // IEEE Trans. on Automatic Control. 2018. Vol. 63. № 7, pp. 2153 - 2160.

Bobiti R., Lazar M. Automated-Sampling-Based Stability Verification and DOA Estimation for Nonlinear Systems // IEEE Trans. on Automatic Control. 2018. Vol. 63. № 11, pp. 3659 - 3674.

Конкин Ю.В., Колесенков А.Н. Концепция бортовой системы управления базой данных для сверх малых космических аппаратов // Научный вестник НГТУ. 2017. № 1(66). С. 120 - 132.

Decomposition of Reachable Sets and Tubes for a Class of Nonlinear Systems / M. Chen, S.L. Herbert, M.S. Vashishtha, S. Bansal, C.J. Tomlin // IEEE Transactions on control. 2018. Vol. 63. № 11, pp. 3675 - 3688.

Маликов А.И. Оценивание состояния и стабилизация непрерывных систем с неопределенными нелинейностями и возмущениями // Автоматика и телемеханика. 2016. № 5. С. 19 - 36.

Control Design Using Passivation for Stability and Performance / M. Xia, A. Rahnama, S. Wang, P.J. Antsaklis // IEEE Transactions on control. 2018. Vol. 63. № 9, pp. 2987 - 2993.

Пьявченко Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы с применением SCADA-системы Trace Mode: учеб. пособие. СПб.: Лань, 2015. 336 с.

Лысов В.Е., Пешев Я.И. Анализ влияния периода квантования цифрового регулятора положения позиционно-следящего электропривода на качество воспроизведения заданной траектории // Изв. вузов. Электромеханика. 2016. № 6. C. 59 - 62. DOI: 10.17213/0136-3360-2016-6-59-62

Abidi K., Xu J.-X. Advanced Discrete-Time Control: Designs and Applications. New York, Springer, 2015. 232 p.

Гайдук А.Р., Плаксиенко Е.А. Анализ и аналитический синтез цифровых систем управления: монография. 2-е изд., стер. СПб.: Лань, 2021. 272 с. ISBN 978-5-8114-2813-7

Цифровые системы управления / В.В. Григорьев, С.В. Быстров, В.И. Бойков, Г.И. Болтунов, О.К. Мансурова // СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 133 c.

Иванов Ю.И., Югай В.Я. Применение микроконтроллеров AVR в системах управления. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. 72 c.

Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры / И.А. Каляев, И.И. Левин, Е.А. Семерников, В.И. Шмойлов // Изд. 2-е, перераб. и доп.; под общ. ред. И.А. Каляева. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН. 2009. 344 с.

Yoo H., Gajic Z. New Design of Linear Observers and Observer-Based Controllers for Singularly Perturbed Linear Systems // IEEE Trans. on Automatic Control. 2018. Vol. 63. № 11, pp. 3904 - 3911

Zhang D., Shen Y. Continuous Sampled-Data Observer Design for Nonlinear Systems with time Delay Larger or Smaller Then the Sampling Period // IEEE Trans. on Automatic Control. 2017. Vol. 62, № 11, pp. 5822 - 5829.

Гайдук А.Р. Теория и методы аналитического синтеза систем автоматического управления (полиномиальный подход). М.: Физматлит, 2012. 360 с.

Елсуков В.С., Лачин В.И., Липкин С.М. Синтез нелинейных систем с компенсирующей связью по вектору состояния в условиях ограниченной неопределенности // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 3. С. 37 - 42. DOI: 10.17213/0136-3360-2018-3-37-42

Синтез цифровых систем управления нелинейными неопределенными объектами / В.С. Елсуков, А.Р. Гай-дук, В.И. Лачин, А.С. Муженко // Изв. вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 3. C. 68 - 74. DOI: 10.17213/0136-3360-2021-3-68-74

Елсуков В.С., Лачин В.И. Синтез нелинейных систем комбинированного управления с функциональной неопределенностью // Технические науки - от теории к практике: сб. публикаций научного журнала «Globus» по материалам XXVII Международной научно-практической конференции, г. СПб.: 19 янв. 2018 г. / СПб.: «Globus», 2018. Вып. 1(21). С. 17 - 22.

Гайдук А.Р. Непрерывные и дискретные динамические системы. М.: Учеб.-метод. и издат. центр «Учебная литература», 2004. 252 с.

Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука. 1988. 552 с.

Красовский А.А., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. 600 с.

Опубликован

15.09.2021

Как цитировать

(1)
Лачин, В. И.; Гайдук, А. Р.; Муженко, А. С. Синтез цифровых систем управления динамическими объектами с неопределенной нелинейностью. electromeh 2021, 64, 53-63.

Выпуск

Раздел

Статьи