Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Марков В.Н. Теория управления (устойчивость, стабилизация, оценки) учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.21 Mб
Скачать

1ц ~

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 -

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

ров.
допустимым управлением для объекта (1.1' будем считать любое управление вида
ЧЩЯ&1

.§ 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

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ