- •Введение
- •1 Обзор методов управления в условиях запаздывания и возмущений. Постановка задачи
- •1.1 Обзор методов управления в условиях запаздывания
- •1.1.1 Предиктор Смита
- •1.1.2 Предиктор на основе метода М. Крстича
- •1.2 Обзор методов управления в условиях возмущающих воздействий
- •1.3 Обобщенная постановка задачи
- •2 Методы построения адаптивных наблюдателей мультигармонических сигналов
- •2.1 Алгоритм адаптивной идентификации параметров смещенного синусоидального сигнала
- •2.1.1 Постановка задачи
- •2.1.2 Алгоритм идентификации частоты смещенного гармонического сигнала
- •2.1.3 Алгоритм идентификации смещения, амплитуды и фазы
- •2.1.4 Числовой пример
- •2.2 Алгоритм адаптивной идентификации частот и наблюдатель гармоник мультигармонического сигнала
- •2.2.1 Постановка задачи
- •2.2.2 Алгоритм идентификации частот смещенного мультигармонического сигнала
- •2.2.3 Алгоритм идентификации смещения, амплитуд и фаз гармоник
- •2.2.4 Числовой пример
- •2.3 Заключительные выводы по главе
- •3 Компенсация мультигармонических возмущений для устойчивых объектов с запаздыванием в управлении
- •3.1 Алгоритм компенсации мультигармонического возмущения, действующего на устойчивый линейный объект управления с запаздыванием
- •3.1.1 Постановка задачи
- •3.1.2 Алгоритм адаптивной идентификации частот
- •3.1.3 Синтез закона управления
- •3.1.4 Числовой пример
- •3.2 Алгоритм компенсации мультигармонического возмущения, действующего на устойчивый нелинейный объект управления с запаздыванием
- •3.2.1 Постановка задачи
- •3.2.2 Преобразование нелинейной системы
- •3.2.3 Алгоритм адаптивной идентификации частот
- •3.2.4 Синтез закона управления
- •3.2.5 Числовой пример
- •3.3 Экспериментальные исследования алгоритма управления
- •3.4 Заключительные выводы по главе
- •4 Компенсация мультигармонических возмущений для неустойчивых объектов с запаздыванием в управлении
- •4.1 Постановка задачи
- •4.2 Алгоритм стабилизации неустойчивого объекта управления с запаздыванием
- •4.3 Алгоритм адаптивной идентификации частот и наблюдатель гармоник мультигармонического возмущения
- •4.4 Алгоритм компенсации мультигармонического возмущения, действующего на неустойчивый объект управления с запаздыванием
- •4.5 Числовой пример
- •4.6 Заключительные выводы по главе
- •Заключение
- •Литература
56 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов
2.2.4Числовой пример
Продемонстрируем на числовом примере работу адаптивного алгоритма идентификации всех параметров мультигармонического сигнала (2.72), (2.77), (2.87)–(2.89), (2.101)–(2.103), (2.107)–(2.110).
На рис. 2.8а, 2.5 представлены графики переходных процессов для мультигармонического сигнала ( ), чтобы показать, что оцен-
ки сходятся к истинным значениям.
На рис. 2.6 представлены графики переходных процессов для другого значения параметра , чтобы показать, что, увеличивая
значения этого параметра, можно ускорять процесс идентификации частот , и, как следствие, оценка остальных параметров проходит
быстрее.
На рис. 2.8б, 2.7 представлены графики переходных процессов для сигнала переменной формы для того, чтобы проиллюстрировать адаптивность алгоритма по отношению к изменению параметров сигнала.
На рис. 2.9 представлены графики переходных процессов для сигнала ( ) с аддитивным экспоненциально коррелированным шу-
мом2, чтобы продемонстрировать робастные свойства алгоритма идентификации по отношению к нерегулярной составляющей сигнала.
Рис. 2.5–2.9 демонстрируют эффективность, адаптивные и робастные свойства разработанного метода идентификации параметров мультигармонического сигнала.
2Экспоненциально коррелированный шум моделировался с помощью фор- мирующего фильтра ( ) = +11 , на вход которого подавался частотно огра-
ниченный белый шум мощностью = 0, 1.
2.2. Мультигармонический сигнал |
57 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωˆ1 |
|
|
|
|
|
µˆ1 |
4 |
|
|
|
|
ωˆ2 |
8 |
|
|
|
|
µˆ2 |
3,1 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
|
|
t, c |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
0 |
0 |
(а) Временная диаграмма оценки ча- |
(б) Временная диаграмма оценки ам- |
|||||||||||
стот ^ ( ) |
|
|
|
|
плитуд ^ ( ) |
|
|
|
|
|||
σˆ |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
φ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ2 |
|
6 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
−2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
−4 |
|
|
|
|
t, c |
0 |
|
|
|
|
t, c |
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|||
0 |
0 |
|||||||||||
(в) Временная диаграмма оценки сме- |
(г) Временная диаграмма оценки на- |
|||||||||||
щения ^( ) |
|
|
|
|
чальных фаз ^ ( ) |
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
˙ |
||
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ξ1 |
||
|
|
|
|
ξ1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
˙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ξ2 |
||
1 |
|
|
|
|
ξ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
−0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−2 |
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
|
|
t, c |
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
−1 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
||
0 |
0 |
|||||||||||
(д) Временная диаграмма оценки гар- |
(е) Временная диаграмма оценки про- |
|||||||||||
моник ^ |
|
|
|
|
|
|
|
^ |
|
|
||
|
( ) |
|
|
|
|
изводных гармоник ˙ ( ) |
|
|
Рис. 2.5. Временные диаграммы оценки параметров сигнала ( ) = 6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) и наблюдения за гармониками и их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора
= 1, 1 = 20, 1 = 10
58 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов |
|||||||
6 |
|
|
|
10 |
|
|
|
5 |
|
|
ωˆ1 |
|
|
|
µˆ1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ωˆ2 |
8 |
|
|
µˆ2 |
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
t, c |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
5 |
10 |
15 |
|
0 |
0 |
||||||
(а) Временная диаграмма оценки ча- |
(б) Временная диаграмма оценки ам- |
||||||
стот ^ ( ) |
|
|
|
плитуд ^ ( ) |
|
|
|
σˆ |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
φ1 |
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
φ2 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
0 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
t, c |
−5 |
5 |
10 |
15 |
0 |
5 |
10 |
15 |
0 |
0 |
||||||
(в) Временная диаграмма оценки сме- |
(г) Временная диаграмма оценки на- |
||||||
щения ^( ) |
|
|
|
чальных фаз ^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
ˆ |
|
|
|
|
ξ |
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
3 |
|
˙ |
|
|
|
ˆ |
|
ξ1 |
|
||
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
ξ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
˙ |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
ξ2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
−1 |
|
|
|
−2 |
|
|
|
−2 |
|
|
|
−3 |
|
|
|
−3 |
|
|
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
t, c |
−4 |
5 |
10 |
15 |
−4 |
5 |
10 |
15 |
0 |
0 |
||||||
(д) Временная диаграмма оценки гар- |
(е) Временная диаграмма оценки про- |
||||||
моник ^ |
|
|
|
|
|
^ |
|
( ) |
|
|
|
изводных гармоник ˙ ( ) |
|
||
Рис. 2.6. Временные диаграммы оценки параметров сигнала |
( ) = |
||||||
6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) и наблюдения за гармониками и |
|||||||
их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора |
|||||||
= 2, 1 = 20, 1 = 10 |
|
|
|
|
|
2.2. Мультигармонический сигнал |
59 |
|
|
5
ωˆ1
4 |
ωˆ2 |
3
2.7
2.1
1
t, c
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
0 |
(а) Временная диаграмма оценки частот ^ ( )
σˆ
6
5
0
−5
t, c
−10
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
(в) Временная диаграмма оценки смещения ^( )
10 |
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ξ1 |
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
ξ2 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
−5 |
|
|
|
|
|
|
−10 |
|
|
|
|
t, c |
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
||
0 |
||||||
(д) |
Временная |
диаграмма |
оценки |
гармоник ^
( )
10
|
µˆ1 |
8 |
µˆ2 |
|
|
6 |
|
4
3
2
t, c
0
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
(б) Временная диаграмма оценки амплитуд ^ ( )
7
6
5
4
3
2
1
0 |
|
|
|
|
t, c |
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
||
0 |
(г) Временная диаграмма оценки на- |
|||||
чальных фаз ^ |
|
|
|
||
|
|
( ) |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
˙ |
|
|
|
|
|
ξ1 |
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
˙ |
5 |
|
|
|
|
ξ2 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
−5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, c |
−10 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
0 |
|||||
(е) |
Временная |
диаграмма |
оценки |
||
|
|
|
|
^ |
|
производных гармоник ˙ ( ) |
|
Рис. 2.7. Временные диаграммы оценки параметров сигнала ( ) = 6 + 3 sin(2, 1 + 3) + 4 sin( + 2) для 0 ≤ < 50 и = −5 + 4 sin(2 + 5) + 2 sin(2, 7 + 1) для ≥ 50 и наблюдения за гармониками и их производными сигнала ( ) при коэффициентах идентификатора
= 2, 1 = 20, 1 = 10
60 Глава 2. Наблюдение мультигармонических сигналов
y |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
−5 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
|
|
t, c |
|
|
|
|
|
|
−15 |
|
|
|
|
|
||
−5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
||
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
(а) |
|
|
|
|
|
(б) |
|
|
Рис. 2.8. Временные диаграммы мультигармонических сигналов
( ) = 6 + 3 sin(1, 4 + 2) + 6 sin(3, 1 + 4) (2.8а); ( ) = 6 + 3 sin(2, 1 + 3) + 4 sin( + 2) для 0 ≤ < 50 и = −5 + 4 sin(2 + 5) + 2 sin(2, 7 + 1)
для ≥ 50 (2.8б)
0,8 |
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
3 |
|
|
ωˆ1 |
|
|
|
|
|
|
ωˆ2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
0,4 |
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
−0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
−0,4 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
−0,6 |
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, c |
||
|
|
|
t, c |
|
|
|
||
−0,8 |
|
|
0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 |
50 |
100 |
150 |
||
0 |
50 |
100 |
150 |
|||||
|
|
|
|
|||||
(а) Временная диаграмма аддитивно- |
(б) Временная диаграмма оценки ча- |
|||||||
го шума в сигнале ( ) |
|
|
стот ^ ( ) |
|
|
|
||
Рис. 2.9. Временные диаграммы аддитивного шума и оценок всех |
||||||||
частот сигнала ( ) = 4+3 sin( +3)+4 sin(2 +2) при коэффициентах |
||||||||
идентификатора = 0, 7, 1 |
= 20, 1 = 10 |
|
|
|