![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Марков В.Н. Теория управления (устойчивость, стабилизация, оценки) учебное пособие
.pdf1ц ~ |
П<о } |
при |
ч- |
-»» оо - |
|
где I ч1Л) |
- частное |
решение дифференциального уравнений |
|||
Ц ^ |
1 ГЦ.Я' ч 1 , г ч — 2L Л Гц С:С. Г4 , |
; 4 U ) - 0 , |
|||
Построенная |
таким образом матрица |
Гц |
является |
определено |
|
положительной, если |
|
|
|
|
|
|
Яй^хГеЦ с 'л '} и ' р л ; |
; ...Д < л Г У л - >w |
|||
Из сравнения |
(7-18) с (7.17) получаем |
|
|
Л ч * Гчс,' (ЛЕ + г.Е).
Следовательно, интересующее нас множество эстиматоров нахо
дится в виде |
+цсЧ-лЕ+ге)й |
4Л^,(7Л |
|
i ^ |
|||
|
А . |
- Ч |
\ • s / |
или, что все |
у |
. * . |
|
равно, |
|
|
г= ад +дс.'сде42р)^-
4.Синтез контуров обратной связи. Покажем теперь, что регулятор
,, — |
_ Ai р/ г ^ |
(7.20) |
в сочетании с любым >з эстиматоров (7Л9) обеспечивает ста билизацию системы (7Л) при любых характеристиках исполни тельных устройств (7.2). Рассмотрим с этой целью гооизвгдную функции
У,(ЛЛ) - г-'м ^ 4 .2z(rL^ 4 V |
r i S t |
|
определенную на движениях системы (7.1), |
(7.19), |
(7.20), |
^ |
Д ь г '4 |
Г |
7.21)
Прибавляя к правой части уравнения (7.21) и вычитая
- ЭС -
а |
! 3V, |
„ „I |
ЧУ,\ |
г |
\ |
>°1 °1 "ат 1’ |
|
получим |
|
|
- |
|
|
|
|
f av |
|
|
, A ^ +Ач^ ) - ^ (1т а ь : |
Ч '- ' S - \. ъг. SA ,».+A ^) + ( ^ |
♦ ¥ [ § А*! Щ
Внашем влучае
Ш • * .*+ М )-* { Щ , А * + Лц^) - |
^ ,M i Ц ') * |
- z'Q,t ~ zzJQ^b -- $ 4 Д ,
оэтому производная функции Ч |
, определенная на дбиж„;ш- |
к замкнут©!? системы, ггрязрдигс' |
к виду |
V u ,l) * - |
-rtL, |
ш |
- |
*•* $ Щ >*$<Ц) + (Jf Л f с- >;*4i - ^ е'rss,*?
Защшем функцию и в несш тьдо ином виде бусть -4^ |
|||
- векторы^сголбцы матрицы Ъ< . Тогда |
|||
^ |
w *'Ч\ _ |
^ |
/ ъм |
т |
- |
{ 2 . |
1 ,-с о |
|
|
V^1 |
|
так т'зн при этом
X •) |
Д1 f t~ I |
>•*>V |
1 b ^ |
[ Т Л и %
Рассмотрим произвольною точно -р"21--»%\ пространства сос тояний системы (7.1) и предположим* что в некоторый момент времени “t. в этой точке
/ 35*1 |
Л< |
V*>> |
'lУ^ |
и
(32?' |
-*V*1 |
У*-), |
Тогда в силу неравенств (7.2) в рассматриваемой точке
М |
/ а\д |
|
AV, |
V. |
|
£ V, |
I |
\ |
.УП.V» |
- 92 -
![](/html/65386/283/html_79g1nPiQ64.r6E_/htmlconvd-jUrgtZ94x1.jpg)
и функция 'R |
|
удовлетворяет неравенству |
|
|
||
|
*>л |
7 XofГ*~ |
«V |
|
/ЗУ* ~п\7/г! ^ |
|
К-4 |
^ |
- W ^ |
\ "Т |
ГЛ |
||
|
И |
1 |
* 2 - |
|
||
|
i,4t4 |
i*Л,11 |
|
|
||
Очевидно, что при всех |
z .,^ 7 : |
и всех "t^o |
Из асимптотической устойчивости системы (7.15) по пере-
r~^J |
<*w |
|
существование |
определенно |
положитель |
|||||
менньш Z 15>.-vZv^ следует |
||||||||||
ной функции |
V 2 - |
Z / |
Z |
, |
удовлетворяющей оценка?" |
|||||
|
|
|
Vt Li) 6 |
• |
й „ Ч г .с 2 ), |
|
|
|||
z ^ ic ^ c Г^г ^ |
|
|
|
(_i= Ъ |
|
|||||
где Сгъ и с, ...^ |
Сл, |
- постоянные, положительные вели |
||||||||
чины, Аналогичным оценкам |
|
|
- с-^С^'Пг+1-гТ^ |
|||||||
- z >Q<2.-г ъ ' Я ^ |
|
|
|
|||||||
|
|
|
С. С-Vi - |
> а), |
|
|
||||
( Ц , 1с |
|
) <- «Л ч ^ л з Cd-- |
н |
|||||||
|
|
|
|
Л. с - < |
|
|
|
|
||
удовлетворяет |
и функция |
v tС2-^) |
* Поэтому |
окончательно на |
||||||
движениях |
системы |
(.7.1), (•?.!:>), |
( 7 / 1 ) l.j |
будем |
име*"ь |
|||||
Ч ^ Х ) ^ |
- ~)b4 i v v ) |
+ я- |
^ |
|
|
|||||
^ |
- с1ьЧ\О-, '%} ■+2 . |
ху, |
■v 4 12Л) - 4 azJJ. |
|||||||
|
|
|
|
V , - |
$ |
|
|
|
|
|
да -
Асимптотическая ус ойчиьость замкнутой систему теперь -следует
из асимптотический |
т отойчивости нулевого |
р шения дшдоренцд- |
|||||||
°льнмх уравнений |
|
|
|
|
|
|
|||
а |
- |
, |
JY |
г 2 |
idik |
' л |
л 4 |
> |
-СгЬт>, ■ |
% |
|
|
----------- |
C ^ V ^ V " |
|||||
Полученный результат сформулируем б Erie |
следующего ут- |
||||||||
г'’радения. |
|
|
|
|
|
|
|
и» |
|
Теорема 7 .1. Пусть 3^ и -Xi.- |
про' ^вольные |
положительные |
|||||||
постоянные,В |
- |
произвольная |
кососимметричпая |
матрица Q * /v |
|||||
Q v . |
|
и |
Q! |
- |
произвольные |
матрицы, |
удовлетворяющие |
||
ъ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условию
и |
тн |
|
——— |
|
|
о |
|
<зг. |
|
|
|
Г'*U <?ъ |
||
с |
|
о |
* |
|
|
о! i
оЬ о
«Ч
Любой из регуляторов
|
tL - |
^ IIIт-i* |
■V ч).г > |
|||
|
У^ > |
Ггг- |
~ ^v, |
• г Ь |
||
сочетании с любом из эстиматоров |
|
|||||
i « Л,1 + гчсЧье .гР)(^-С4) + JU£ |
||||||
обеспечивает |
стабилизацию системы |
ч7Л) при любых характерис |
||||
тиках исполнительных устройств |
ч |
.2), |
если |
|||
|
|
г, |
О 1 |
|
|
|
|
|
с> |
|
|
|
|
|
|
г - ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о О |
ИJ |
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
0 --Qv- |
|
Гж' л 4- < Гг. + U , r i 6 , s | r [ 1 |
||||
г, - г, «■v-л<~ь- г , л +Х,г^ь' гь, |
||||||
о = -*. -г а ^ |
д '.г».•v |
|
П ^ г Л . ^ м б л * |
|||
в ' - |
- С Д\ - -ч-г„ + г X. гч с'" гч. |
|||||
|
|
|
|
|
г' |
I
.§ 8. Синтез самонастраивающихся сис: jm отаоидис ции
Л Постановка зал, чи. Рассмот им об' ект управления, пе
реходные процессы которого удовлетворяют дифференциальному
уравнению |
|
W |
|
|
|
|
CV) |
|
|
|
|
||
KL |
гСсо |
|
(Xх |
|
(оЛ) |
|
^И |
- |
ах |
|
- переменные состояния |
||
Здес^ 'х-'™1с х >ОС, |
|
7 |
|
|||
|
** аТ* |
|
|
|
||
объекта, ц, - скалярное управление, а<ЛЧ),О-Л*):> |
« 1 \ |
|||||
^ |
-унепрерывные функции, характеризующие изменения параметров объекта» Б общем случае параметры объекта метут меняться про извольным образом в достаточно широких пределах и отьосительн
функций СЦ W известно |
только, |
что при |
' с е х о н и |
удовлет |
воряют неравенствам |
|
|
|
|
! ClilV) - |
а ” ( < |
Сс |
<J .."-Ог |
v3.2) |
где г ! - заданные постоянные величин., отвечающие номинальным значениям параметров объекта, Cl - заданные сложи"елъные
устанавливающие границы возможных изменений рарамет-
.
|
|
|
и ,« - "2L k . i-t) " Л |
(8 .7>) |
|||
лде |
... Kh-ilV) |
|
|
- непрерывные oiраничен- |
|||
ны8 |
функции времени |
Л |
при всех* |
^ |
>f о . |
Множество допус |
|
тимых управлений обозначим че^ез |
S L |
. Формально задачу о |
|||||
'■Ти^илизаций- раосмаедркв-аемого объекта |
можно сф рыулировать - |
||||||
г;л..дуювйм образом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Даша множество SL |
. |
Требуется |
на 52. найти |
|||
лр |
вленпе (8.5), обеспечивающие |
равномерную асимптотическую |
|||||
,|С1,о1чи»©сть обьекта |
( |
Л ) пни любых изменениях параметров, |
удовлетворяющих у ЛОВИЮ (8.2).
'Совокупность уогройств, обеспечивают х реализацию уп равления, полученного в результате решения зтой задачи, бу дем называть системой стабилизации, а устройство, непосред ственно формулирующее управление (Ь.З), регулятором.
2. Структурная схема системы стабилизации. При неизмен ных параметрах обычна или параметрах, меняющихся в незна чительных пределах, система стабилизации, как правило, состо it из одниго регулятг la. Структурная схема замкнутых систем подобного типа псказана на рис. 4.
Объект
Регулятор
Рис. 4
В общем случае замкнутая система наряду с основным конту ром "объек* плюс регулятор” (см. рис-. 5) должна содержать дополнительный контур - контур адаптации или контур само настройки.
Объект - >—
«>
Рг тлаппп
Jлп хиу --------1
т^Б лок адаптации
Рис. 3
пазп чение б: 'на а,-„аптаг *и ' этом т/онтуре состоит, во-пер вых, в огснигзпни отклонении параметров объекта от н^мипаль-
- 96 -
ных значений и, во-вторых, в формировании алгоритма нас тройки параметров иегуиятора.
Таким образом, в блоке адаптации можно выделить два самостоятельных блока. Первый из них - блок, оценивающей в той или иной форме отклонения параметров объекта ^т но минальных значений, будем по аналогии со сказа ньш выше называть зстшатором, второй-олок, формирующий алгоритм самонастройки, следуя ГУ >, будем называть блоком нас тройки, И, наконец,' систему .стабилизации, образованную
регулятором, блоком настройки и эстиыато.ом, будем называть самонастраивающейся системой стабилизации. Структурная схема системы стабилизации показана на рис. 6.
Объект
Регулятор Цг------ —
> * А Т~Ж
____ЛПлок нас тройки |1Ив.
тг т
L------- ^ Э’ОТШЛаТОр }-*
рис. 6
И-' сказанного выше следует, что в самка' теории са
монастраивающихся систем управление, решение аоставлипной
задачи можно све ти к задаче синтеза |
еамоноСТраИЕающе'ся |
||
системы стабилизации. Последняя, как |
г т.,у ю увидеть, |
||
распадке |
зя на три самостоятельные заде и упре ден^я |
||
1. |
Синтез ост iHoro |
. днтур* стабилизации, |
|
2. |
построен]'^ зот/шатора, |
|
|
|
|
aMOi.-стр^йГ: И. |
|
Результатом ведения |
назга--,ных <-/с-1^ Ч • кл! 0•. _• « ч! ;. J ^ |
ние |
|
|
|
VI- |
+ kVCv]-x;ъ |
где |
к® )•‘'j КЛМ |
~ постоянные коэффициенты усиления,; |
параметров регулятора може^ осуществляться по законам
выходной переменной эстиматора 2 , которая воооще говори] |
|
может быть |
и векторной величиной. На структуру эстиыатора; |
мы никаких |
ограничений пока накладывать не будем. Отметин |
только, чтоj как и раньше, |
он’ должен описываться абышо- |
\ |
‘ |
венными дифференциальными урашендаш» *
iTu3 сюповду&:.^бШ-5:;йР.а..':Ваай-ча синтеза осЬоЬного
контура стабилизации состоит в определении закона управле ния
(6.4)
обеспечивающего стабилизацию объекта (I .I) при номиналь ных значениях параметров, поэтому, вообще говоря, в-качес тве решения этой -задачи может быть принято любое управле
ние вида (8.4), гарантирующее асимптотическую устойчивость объекта
= и_.
С- О
- 98 -
Однако здесь нужно сделать-одно замечание общего характе ра.
Как известно, типичной чертой любой беспоисковой са
монастраивающейся системы, а именно к 'таким системам от косятся самонастраивающиеся -системы стаоилизации, являет ся модель-эталон.^Очевидно, что задачу*синтезг основного
контура можно рассматривать как задачу синтеза модели”-
\
- эталона, по которой осуществляется настройка характерис тик реального объекта. Это обстоятельство предъявляет
дополнительное требование к закону управления КВЛ). Уп- ,
равление (8.4) должно не только обеспечивать асимптотичес
кую устойчивость объекта |
(8.5), |
но и гарантировать |
опреде |
||||
ленное качество переходных процессов. |
.< |
|
|||||
Обозначив через ^ |
разность |
|
ч- 2L&1 |
т.е. |
|||
|
|
|
*~А |
|
|
|
* (8.6) |
|
ТУ, |
= |
и. - 2 L |
0° |
О С |
|
|
|
|
|
ссо |
|
|
|
|
решение рассматриваемой задачи будем искать в вид. |
|
||||||
|
лг |
S * L |
|
. |
|
:8 л ) |
|
|
V |
'I ~ |
% . |
|
‘ |
|
|
где X |
- произвольная |
п о л о ж у ~,елъная : ;ото иная, N - |
|||||
I(ot1^ |
определенно |
положительная |
функция Ляпунова, |
||||
удовле 1зорящая уравнению |
|
|
|
|
|||
О |
= |
|
vto |
|
|
J j |
^ |
|
|
|
|
|
|
|
где ^ - нокотори./! полохителЬиая величина.
Взвание такого ■эдхода к проилеке синтеза и в
допольише |
к 1ч) |
оаосмотрим сначала ’лучай, |
ко. да Ч -Х |
||
Ь этом сл |
чае |
уравнен;® (8; 8; |
можнуДов;:етворить фукк"не |
||
|
Ч |
= |
X |
Л '- > * |
а и д » 14: 1) . 1 |