Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Многоканальные системы управления. Синтез линейных систем с разнотемповыми процессами. Учебное пособие
.pdf
На рис. 7.9 представлены результаты моделирования систе-
мы (7.49) с алгоритмом управления вида (7.57) при кусочнопостоянном виде функций задающих воздействий
, rr и тех же зна-
12
чениях параметров алгоритма управления, что и в предыдущем случае.
2
1
0
0 2 4 6 8 10 12
t, c.
, сt
2
y2(t)
()yt
0
2
-2
0 2 4 6 8 10 12
r2(t)
, сt
t, c.
2
()rt
2
Рис. 7.9. Результаты моделирования системы (7.49), (7.57)
y1(t)
()yt
1
()rt
r1(t)
1
500
()ut
u1(t)
1
()ut
u2(t)
0
2
500
-500
0 2 4 6 8 10 12
, сt
t, c.
1
()ft
f1(t)
1
()ft
f2(t)
0
1
-1
0 2 4 6 8 10 12
2
()ft
f3(t)
3
()ft
4
f4(t)
, сt
t, c.
Рис. 7.10. Результаты моделирования системы (7.49), (7.57)
171
Из результатов моделирования на рис. 7.9 видно, что в замкнутой
f
системе скорость и форма переходных процессов по выходным переменным
раметров
темпе реакции выходных переменных
внешних возмущающих воздействий
зависит от параметров
, yy зависят от свойств и быстродействия ПБД, т. е. от па-
12
, . Свойства ПМД в системе (7.49), (7.57) проявляются в
12
, yy на ступенчатое изменение
12
, , ,
fff, где данный темп
1234
, TT.
12
2
0
2
-2
0 2 4 6 8 10 12
1
0
1
-1
0 2 4 6 8 10 12
y1(t)
()yt
1
r1(t)
()rt
1
y2(t)
2
()rt
r2(t)
2
t, c.
, сt
()yt
, сt
t, c.
Рис. 7.11. Результаты моделирования системы (7.49), (7.57)
10
0
1
0
-10
0 2 4 6 8 10 12
1
0
1
-1
0 2 4 6 8 10 12
u1(t)
()ut
1
u2(t)
()ut
2
f1(t)
1
f2(t)
2
f3(t)
3
f4(t)
4
t, c.
, сt
()ft
()ft
()ft
()ft
t, c.
, сt
Рис. 7.12. Результаты моделирования системы (7.49), (7.57)
172
На рис. 7.11 и 7.12 представлены результаты моделирования си-
стемы (7.49) с алгоритмом управления вида (7.57) при гармоническом
виде функций задающих воздействий
, rr и тех же значениях пара-
12
метров алгоритма управления, что и в предыдущем случае. Из сравнения графиков на рис. 7.3 с графиками на рис. 7.7 и 7.11 видно, что величина ошибки слежения в системе (7.49), (7.57) существенно меньше,
чем в системе (7.49), (7.55) и системе (7.49), (7.56). Ошибка слежения в
следящей системе (7.49), (7.57) может быть уменьшена равномерно на
интервале моделирования путем уменьшения величин парамет-
всем
ров
, .
12
173
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящем учебном пособии представлена унифицированная методика синтеза регуляторов для многомерных линейных систем, в том
числе методика синтеза ПИ- и ПИД-регуляторов на основе формирования разнотемповых процессов в замкнутой системе управления. В
частности, приведены рекомендации для выбора структур алгоритмов
управления при синтезе систем стабилизации выхода и высокоточных
многоканальных
может быть использован при синтезе регуляторов для многомерных
динамических объектов, удовлетворяющих условиям обратимости и
свойству внутренней устойчивости. Методики анализа данных условий
также представлены в учебном пособии.
Среди многообразия известных подходов к решению проблемы
синтеза многоканальных систем управления изложенный в учебном
пособии метод синтеза отличается общностью, простотой
формирования структуры регулятора и расчета его параметров в соответствии с требованиями, предъявляемыми к точности регулирования
и показателям качества переходных процессов в системе управления.
Материал учебного пособия может быть использован как основа
для дальнейшего изучения вопросов синтеза многоканальных нелинейных нестационарных систем управления с разнотемповыми процессами [74].
следящих систем управления. Обсуждаемый подход
процедур
174
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматиче-
ского управления с примерами на языке MATLAB // Серия «Анализ и синтез
нелинейных систем». – СПб.: Наука, 1999. – 467 c.
2.
Александров А.Г., Паленов М.В. Самонастраивающийся ПИД/И-регу-
лятор // Автоматика и телемеханика. – 2011. – № 10. – С. 4–18.
3.
Александров А.Г., Честнов В.Н. Синтез многомерных систем заданной
точности II. Применение процедур H
ханика. – 1998. – № 8. – С.124–138.
Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. –
4.
М.: Наука, 1976. – 424 с.
5.
Асмыкович И.К. Модальное управление в многосвязных системах с за-
паздыванием при неполной информации // Автоматика и телемеханика. –
1987. – № 3. – C. 11–17.
6.
Барашкин Р.Л. Проектирование систем управления ректификационны-
ми колоннами: учеб.-метод. пособие. – М.: Изд-во ИЦ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2014.
7.
Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управле-
ния: [линейные системы, нелинейные системы, импульсные системы, цифровые и адаптивные системы, критерии устойчивости, случайные процессы]. –
СПб.: Изд-во «Профессия», 2004. – 747 с. – (Серия: «Специалист»).
8.
Вершинин В.Д., Кулебакин В.С. О синтезе линейных инвариантных си-
стем автоматического регулирования // Автоматика и телемеханика. – 1965. –
Т. 26. – № 1. – С. 42–49.
9.
Вознесенский И.Н. О регулировании машин с большим числом регули-
руемых параметров // Автоматика и телемеханика. – 1938. – № 4–5. – C. 65–78.
10.
Воевода А.А. Синтез многомерных ПИ(Д)-регуляторов частотными ме-
тодами // Изв. вузов. Сер. Приборостроение. – 1989. – № 5. – С. 12–17.
11.
Воевода А.А. Полиноминальный синтез регуляторов в методе разделе-
ния движений // Обзоры по электронной технике. Сер. 7. Технология, орг. прва и оборудование. – М.: ЦНИИ Электроника. – 1993. – Вып. 2 (177–178). –
С. 6–10.
12.
Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Автомати-
ческое регулирование непрерывных линейных систем. – 2-е изд., перераб. –
М.: Энергия, 1980. – 312 с.
оптимизации // Автоматика и телеме-
175
Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. – М.:
13.
Наука, 1979. – 336 с.
14.
Востриков А.С., Воевода А.А. Принцип локализации: расчет многока-
нальных линейных систем управления // Сиб. журн. индустр. математики. –
1998. – Т. 1. – № 1. – С. 89–96.
15.
Востриков А.С. Синтез нелинейных систем методом локализации. –
Новосибирск: Изд-во НГУ, 1990. – 120 c.
16.
Гайдук А.Р. Об управлении многомерными объектами // Автоматика и
телемеханика. – М.: РАН. – 1998. – № 12. – С. 22–37.
17.
Гайдук А.Р. Синтез систем управления многомерными объектами //
Изв. РАН. Теория и системы управления. – 1998. – Т. 37. – № 1. – С. 9–17.
18.
Геращенко Е. И., Геращенко С. М. Метод разделения движений и оп-
тимизация нелинейных систем. Сер. Теоретические основы технической кибернетики. – М.: Наука. 1975. – 296 с.
Гущин П.А., Винокуров В.А., Фуртат И.Б. Робастное управление рек-
19.
тификационной колонной с компенсацией возмущений // Технологии нефти и
газа. – 2011. – № 3 (74). – С. 36–40.
20.
Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. – М.: Лабора-
тория базовых знаний, 2002. – 832 с. ил.
21.
Ильясов Б.Г., Кабальнов Ю.С. Исследование устойчивости однотип-
ных многосвязных систем автоматического управления с голономными связями между подсистемами // Автоматика и телемеханика. – М.: РАН. – 1995. –
№ 8. – С. 82–90.
22.
Кабальнов Ю.С., Кузнецов И.В. Синтез модального управления много-
связным объектом // Изв. вузов. Приборостроение 1999. – Т. 42. – № 3–4. –
С. 14–19.
Кафаров В.В. Проблемы управления химическими процессами. – М.:
23.
Знание, 1978. – 276 с.
24.
Киселёв В.М. Ректификация в химической промышленности. – Л.:
Химия, 1973. – 173 с.
25.
Клюев А.С., Карпов В.С. Синтез быстродействующих регуляторов для
объектов с запаздыванием. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 176 с.
26.
Климушев А.И., Красовский Н.Н. Равномерная асимптотическая
устойчивость систем дифференциальных уравнений с малыми параметрами
при производных // Прикладная математика и механика. – 1961. – Т. 25. –
Вып. 4. – С. 680–694.
Красовский Н.Н. Об устойчивости решений системы двух дифферен-
27.
циальных уравнений // Прикладная математика и механика. – 1953. – Т. 17. –
С. 651–672.
28.
Красовский Н.Н. Некоторые задачи теории устойчивости движения. –
М.: Физматгиз, 1959. – 211 с.
29.
Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического
управления. Цикл лекций: учеб. пособие для вузов. – М.: Машиностроение,
2004. – 576 с.
176
Крутько П.Д. Декомпозирующие алгоритмы робастно устойчивых
30.
нелинейных многосвязных управляемых систем // Изв. РАН. Теория и системы управления. – 2005. – № 1. – С. 28–45.
Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. –
31.
М.: Машиностроение, 1976. – 184 с.
Кулик А.С. Отказоустойчивое управление: состояние и перспективы //
32.
Авиационно-космическая техника и технология. – 2000. – № 15. – С. 18–31.
Лозгачев Г.И. Построение модальных регуляторов для одноконтурных
33.
и многосвязных систем // Автоматика и телемеханика. – М.: РАН. – 2000. –
№ 12. – С. 15–21.
Лузин Н.Н., Кузнецов П.И. К абсолютной инвариантности и инвари-
34.
антности до epsilon теории дифференциальных уравнений // Докл. АН
СССР. – 1946. – Т. 51. – № 4. – С. 247–249 (Ч. 1); 1946. – Т. 51. – № 5. –
С. 331–333 (Ч. 2); 1951. – Т. 80. – № 3. – С. 325–327 (Ч. 3).
Медведев В.С., Романова Т.А. Синтез алгоритмов управления, обеспе-
35.
чивающих независимость подсистем многомерного объекта // Изв. РАН. Теория и системы управления. – 1995. – № 1. – С. 42–49.
Мееров М.В. О системах авторегулирования, устойчивых при сколь
36.
угодно большом коэффициенте усиления // Автоматика и телемеханика. – М.,
1947. – Т. 8. – № 4. – С. 225–242.
Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического регулирования
37.
высокой точности. – М.: Гос. изд. физ. мат. лит., 1959. – 284 c.
Мееров М.В. Системы многосвязного регулирования. – М.: Наука,
38.
1965. – 384 с.
Методы классической и современной теории автоматического управ-
39.
ления: учебник в 5 томах. Том 3. Синтез регуляторов систем автоматического
управления / под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2004. – 616 с.
Мирошник И.В., Ушаков А.В. Синтез алгоритма синхронного управле-
40.
ния системой квазиоднотипных объектов // Автоматика и телемеханика. –
1977. – № 11. – С. 22–29.
Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными систе-
41.
мами. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 128 с.
Морозовский В.Т. Многосвязные системы автоматического регулиро-
42.
вания. – М.: Энергия, 1970. – 288 c.
Панкратов В.В., Нос О.В., Зима Е.А. Избранные разделы теории авто-
43.
матического управления: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. –
223 с.
Перов В.Л. Основы теории автоматического регулирования химико-
44.
технологических процессов. – М.: Химия, 1970. – 352 с.
Петров Б.Н. Избранные труды. Т. 2. Управление авиационными и
45.
космическими аппаратами. – М.: Наука, – 1983. – 328 с.
177
Петров Б.Н. О применении условий инвариантности // Тр. 2-го Все-
46.
союз. совещания по теории автоматического регулирования. – М.: Изд-во АН
СССР, 1955. – Т. 2. – С. 241–246.
Петров Б.Н. О реализуемости условий инвариантности // Тр. 1-го со-
47.
вещания по теории инвариантности. – Киев. Изд-во АН УССР. Отд. техн.
наук, 1959. – С. 59–80.
Петров Б.Н., Рутковский В.Ю. Об инвариантности беспоисковых са-
48.
монастраивающихся систем с моделью // Докл. АН СССР. – 1965. – Т. 161. –
№ 3. – С. 544–546.
Ратмиров В.А. Основы программного управления станками. – М.:
49.
Машиностроение, 1978. – 239 с.
Розенвассер Е.Н. Синтез многомерных линейных систем с заданными
50.
характеристиками полиномов // Автоматика и телемеханика. – М.: РАН. –
1996. – № 8. – С. 35–53.
Ротач В.Я. Теория автоматического управления. – М.: Изд-во МЭИ,
51.
2005. – 399 с.
Смагина Е.М. Нули линейных многомерных систем. Определения,
52.
классификация, применение // Автоматика и телемеханика. – 1985. – № 12. –
С. 5–33.
Смагина Е.М. Вычисление и задание нулей линейных многомерных
53.
систем // Автоматика и телемеханика. – 1987. – № 12. – С. 165–173.
Соболев О.С. Методы исследования линейных многосвязных си-
54.
стем. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 120 с.
Солодовников В.В. Об уравнении регулирования и об основной задаче
55.
теории регулирования // Бюлл. Всесоюз. электротехн. ин-та. – 1941. – № 4. –
С. 37–41.
Солодовников В.В., Филимонов Н.Б. Проблема динамического каче-
56.
ства систем автоматического управления: учеб. пособие. – М.: МВТУ, 1987. –
87 с.
Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений, содержащие
57.
малые параметры при производных // Математический сборник. – 1952. –
Т. 31. – № 3. – C. 575–586.
Урмаев А.С. Основы моделирования на аналоговых вычислительных
58.
машинах. – М.: Наука, 1974. – 320 с.
Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управле-
59.
ния. – М.: Наука, 1981. – 368 c.
Уткин В.А., Уткин В.И. Синтез инвариантных систем методом разде-
60.
ления движений // Автоматика и телемеханика. – 1983. – № 12. – С. 39–48.
Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. Метод динамической коррекции и
61.
автономизации каналов управления в многосвязных системах на основе формализма линейно-квадратичной оптимизации // Мехатроника, автоматизация,
управление. – 2012. – № 12. – С. 2–6.
178
Фуртат И.Б., Бардин М.Е., Скорикова Г.С., Твердый Р.Е., Чуда-
62.
ков Я.А. Алгоритм управления ректификационной колонной с компенсацией
возмущений, запаздывания и учетом ограничений на фазовые переменные //
Башкирский химический журнал. – 2012. – Т. 19. – № 4. – С. 89–94.
Цыкунов А.М. Алгоpитм pобастного упpавления линейными динами-
63.
ческими объектами по выходу // Мехатроника, автоматизация, управление. –
2008. – № 8. – С. 7–12.
64.
Цыкунов А.М. Следящие системы для линейных объектов с запазды-
вающим упpавлением // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2010. –
№ 3. – С. 9–14.
65.
Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. – М.:
Наука, 1968. – 400 c.
66.
Чайковский М.М., Ядыкин И.Б. Оптимальная настройка ПИД-регу-
ляторов для многосвязных билинейных объектов // Автоматика и телемеханика. – М.: РАН. – 2009. – № 1. – С. 130–146.
Честнов В.Н. Синтез робастных регуляторов многомерных систем
67.
при параметрической неопределенности на основе круговых частотных неравенств // Автоматика и телемеханика. – М.: РАН. – 1999. – № 3. – С. 229–238.
68.
Шубладзе А.М., Кузнецов С.И. Автоматически настраивающиеся про-
мышленные ПИ- и ПИД-регуляторы // Автоматизация в промышленности. –
2007. – № 2. – С. 15–17.
69.
Щипанов Г.В. Теория и методы проектирования автоматических регу-
ляторов // Автоматика и телемеханика. – 1939. – № 1. – C. 49–66.
70.
Юpевич Е. И. Основы pобототехники. – СПб.: БХВ-Петеpбуpг, 2010. –
368 с.
Юркевич В.Д. Алгоритм анализа реализуемости управляющих воздей-
71.
ствий, обеспечивающих заданные движения на выходе объекта // Тр. МВТУ
№ 508: Автоматизированное проектирование систем управления: межвуз.
сб. – М.: МВТУ, 1988. – C. 28–40.
72.
Юркевич В.Д. Синтез систем управления для нелинейных нестацио-
нарных объектов с запаздыванием методом динамического сжатия // Автоматическое управление динамическими объектами с переменными характеристиками. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1993. – С. 64–75.
73.
Юркевич В.Д. Синтез систем управления методом динамического
сжатия // Известия вузов. Приборостроение. – 1994. – Т. 37. – № 7–8. –
C. 15–19.
Юркевич В.Д. Синтез нелинейных нестационарных систем управления
74.
с разнотемповыми процессами // Серия «Анализ и синтез нелинейных систем». – СПб.: Наука, 2000. – 287 c.
75.
Юркевич В.Д. Расчет типовых регуляторов для нелинейных систем с
запаздыванием методом разделения движений // Докл. Томского гос. ун-та
систем управления и радиоэлектроники. – 2012. – № 1(25). – Ч. 1. – С. 122–126.
76.
Юркевич В.Д. Расчет и настройка регуляторов для нелинейных систем
с разнотемповыми процессами // Автометрия. – 2012. – Т. 48. – № 5. – С.24–31.
179
Юркевич В.Д. Синтез регуляторов для многомерных систем на основе
77.
метода разделения движения // Тр. X Междунар. конф. «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO '15, Москва, 26–29 января 2015 г.,
C. 557–576
78.
Янушевский Р.Т. Теория линейных оптимальных многосвязных си-
стем управления. – М.: Наука, 1973.– 464 c.
79.
Astrom K.J., Hagglund T. Advanced PID control. – ISA, The Instrumenta-
tion, Systems, and Automation Society, 2006. – 460 p.
80.
Astrom K.J., Johansson K.H., Qing-Guo Wang Design of decoupled PID
controllers for MIMO systems // Proc. of American Control Conf., 2001, Vol. 3,
pp. 2015–2020.
81.
Blachuta M.J., Yurkevich V.D., Wojciechowski K. Robust quasi NID air-
craft 3D flight control under sensor noise // Int. Journal "Kybernetika", 1999,
Vol.35, No. 5, pp. 637–650.
Blachuta M.J., Yurkevich V.D. Comparison between tracking and stabili-
82.
zing PI controllers designed via time-scale separation technique // Proc. of the 12-th
Int. Conf. on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE-2014),
Novosibirsk, Russia, 2-4 Oct. 2014, Vol. 1, pp. 733–738.
83.
Brockett B.W., Mesarovic M.D. The reproducibility of multivariable sys-
tems // J. Math. Anal. Appl, 1965. – No 11. – P. 548–563.
84.
Brogan W.L. Modern control theory, 3rd ed., Prentice Hall, 1991. – 653 p.
85.
Chang M., Davison E.J. The adaptive servomechanism problem for MIMO
systems // Proc. of the 34-th IEEE Conf. on Decision and Control, New Orleans,
Louisiana, 1995, pp. 1738–1743.
Chen C.-T. Linear system theory and design, 3rd ed., New York, Oxford,
86.
1999. – 334 p.
87.
Falb P.L., Wolovich W.A. Decoupling in the design and synthesis of multi-
variable control systems // IEEE Trans. Automatic Control. 1967. Vol. AC-12.
No. 6, pp. 651–659.
88.
Isidori A. Nonlinear Control Systems: An Introduction // Lecture Notes in
Control and Information Sciences. Springer-Verlag. 1989.
89.
Isidori A., Byrnes C.I. Output regulation of nonlinear systems // IEEE
Trans. Automatic Control. 1990. Vol. AC-35, pp. 131–140.
90.
Khalil H.K. Nonlinear control. N.-Y.: Macmillan Publishing Company,
1992. – 750 p.
Kokotovic P.V., Khalil H.K., O'Reilly J., O'Malley R. Singular perturbation
methods in control: analysis and design, Academic Press, 1999.
Kwakernaak H., Sivan R. Linear Optimal Control Systems, Wiley-
92.
Interscience, New York, 1972.
93.
Li Y., Ang K.H., Chong G.C.Y. PID control system analysis and design //
IEEE Control Systems Magazine. 2006. 26, No. 1, pp. 32–41.
94.
Mete A.N., Gundes A.N., Ozbay H. Decoupled PID controller synthesis for
MIMO plants with I/O delays // Proc. of the 45th IEEE Conf. on Decision & Control, San Diego, CA, USA, December 13-15, 2006, pp. 852–857.
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]