Добавил:

Studfiles2 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Предмет:

Теория автоматического управления

Файл:

Емельянов С.В. Новые типы обратной связи

.pdf

Скачиваний:

1038

Добавлен:

02.05.2014

Размер:

4.58 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3334 / 3634 35 36 > Следующая >>>

Предметный указатель

—покоя 27

—равновесия 114 Помеха

—постоянная 31

— случайная 270 Порядок

—объекта 18

—относительный 74 —первый 188

—по параметру Д 188

—полинома 78

—скольжения 179

—ургшнения 19 Преобразование —координат 159

—Лапласа 18 одностороннее 18

—невырожденное 21 Принцип —встроенной модели 48 —генерации 137, 148

—двухканальности 40, 48 —кги:кадного регулирования 88

—К—^изображения 48

—комбинированного упргшления, 111

—компенсации, 34

—максимума134

—обратной связи 102

—оптимальности 302 —переменности структуры 108, 120 —причинности 18 —регулирования по возмущению 32 —регулирования по нагрузке 29, 56 —регулирования по ошибке 56

—скаляризахщи 157

Пространство

—КО 163 —состояний 19 —г фазовое 63

Процесс переходный 27

—апериодический 174

—колебательный 174

—монотонный 196

Регулирующий орган 140

331

Регулятор

— динамический 232 —линейный 68, 116 —нелинейный 67 —-переменной структуры 108

—статический 229, 231

—универсальный 107 Режим

—переключений 117 —скользящий 191

идеальный 190 реальный 129, 183

Решение —вынужденное 26

—оптимальное (субоптимальное) 301 —переходное 27

—ургшнения 26

—установившееся 27

—частное 26

Связь

— КО 215 динамическая 215

—компенсирующая 38

—корректирующгкя 43

—О 208

отрицательная статическая 211

—ОК 227

—обратная 20, 55 —по возмущению 128

—по заданию 26 —прямая 25 Сигнал 262

—К 138

—координата 138

—О, 138

—оператор 138 Система

—адаптивная, 103

—астатическая 109 —грубая 57

—декомпозированная 45

—динамическая 24 разрывнгш 67, 179

—диссипативная 102

332

—инвариантная 40 —интервгшьная 98 —каскадная 68

—Ксъскадного регулирования 91 —координат (декартова) 19

—линейная 18

—многомерная 120

—неопределеннгья 98 —переменной структуры 110 —пониженной размерности 148 —предельнее 58 —прочная 84, 283 —разрывная 68

—релейная 68

—статическая 109

—следящсья 69

—составная 21

—субоптимальная 314

—управления 25 автоматического 25

с глубокой обратной связью 62 замкнутая 57, 60 6инарнс1я с 0-связью 212 прямого цифрового 134

—управляемая 198

—уравнений 229

Системы

—гшализ 40 —синтез 31

Скользящий режим 82, 117, 179, 310

—2-го порядка 189, 191

—в точке 71

—высшего порядка 179

—идеальный 190 стандартный188

—на отрезке 81

—на прямой 120

—реальный 132, 184 Стабилизатор универсальный 105 Стабилизация

—адаптивная 102 —глубокой обратной связью 55, 311 —интервальнгш 94 —линейная 195

— неопределенного объекта 84

Предметный указатель

—оптимальнг1Я 300

—по выходу 192

—разрывным управлением 258

—субоптимгишная 312

—финитная 177, 199, 241 Статизм 207

—динамический 173, 212 Статика 27 Структура

—структурная композиция 93

—треугольнгш 93

Схема —структурная 23

Теория

—систем переменной структуры 117

—адаптивной стабилизации 102

—управления 24

адаптивного 102 Тип обратной связи —координатная 143

—координатно-операторная 143

—операторная 144

—операторно-координатная 144 Точка

—изображающая 82

—фазовая 19 Трансверсальность 180

Управление 17

—бинарное 209 —гладкое 66

—дополнительное 210

—допустимое 136 —комбинированное 111 —непрерывное 192

—программное 28

—разрывное 66 —релейное 255 —робастное 108

—эквивалентное 233 Уравнение

—Беллмана 302

—выхода 20

—движения

аффинное по управлению 211

Предметный указатель

системы с глубокой обратной связью 183

—дифференциального минимакса 305

—дифференцисШЬНое с разрывной правой частью 108

—наблюдателя относительно ошибок 165

—неоднородное 26

—объекта в отклонениях 64

—однородное 26

—первого приближения 246

—состояния 20

—скольжения 83, 180

регшьного 184

—харгжтеристическое 30

—эталонной модели 306 Усилитель

—интегрирующий 140

—статический 140 Условие

—инвариантности 51

—квазистационарности 106

—компенсации, 32, 35

—МС (Matching Condition), 86, 182

—необходимое и достаточное по падания 125, 253

—неопределенности 56

—несмещенности 44

—согласованности 86, 100

—существования скользящего режима 125

—устойчивости 58

—Харитонова 96

Устойчивость

—замкнутой системы 61

—асимптотическая 34

—интервальная 96

—нулей оператора 52 —положения равновесия 216

—свободного движения 31

—системы 63

—степень устойчивости 173

—экспоненциальная 48

333

Фаза 268

—фазовг1я плоскость 77

—фг^зовый портрет 65

—фг130вое пространство 64

—фазовая точка 20 Фильтр

—Винера 151

—Калмана-Бьюси 151

—предварительной обработки сиг нала 263

—сглаживающий 284

—стационарный 151

—формирующий 151

Фильтрация 264 Функция

—Беллмана 302

—выхода 19

—дробно-рационг1льная 18 —задания 110

—комплексной переменной 18

—Ляпунова 75

—насыщения 66

—невырожденная 18

—оригинал, 18 —передаточная 18

нули передаточной функции 18 —пробная 196

—реле 66

Шар диссипативности 260

Экстремаль

— экстремалей поле 301, 303 Элемент

—билинейный 139

—бинарный 139 сепарабельный 140

—рг1зрывный 222

—сепарабельный 142 Эталонная модель 999

Ячейка

—ф 122

—"квг13ирелейное" представление ^-ячейки 128

Научное издание

ЕМЕЛЬЯНОВ Станислав Васильевич, КОРОВИН Сергей Константинович

НОВЫЕ ТИПЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ. УПРАВЛЕНИЕ ПРИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Редактор Е.Ю. Звеэкинскад Компьютерная графика Е.Ф. Тюриной, А.С. Фурсова

Компьютерная верстка А.П. Носова

ИБ №41861

ЛР Х« 020297 от 27.11.91. Подписано в печать 16.06.97. Формат 60x90/16. Бумага офсетная №1.

Печать офсетная. Усл. печ. л. 22. Уч.-изд. л. 24,2. Тираж 1000 экз. Заказ тип. 1923 . С-014.

Издательскгъя фирма «Физико-математическая литература» РАН 117071 Москва В-71, Ленинский проспект, 15

Отпечатано в Московской типографии Х*2 РАН 121099 Москва Г-99, Шубинский пер., 6

Institute for Systems Analysis

Moscow State University

New Types of Feedback

Control under Uncertainty

EMELYANOV S.V.

KOROVIN S.K.

The monograph is intended for a wide circle of specialists who are interested in the problems of cybernetics, information science, automatic control and optimization. We have made an attempt to give a systematized exposition of the main ideas and principles of the theory of control systems with new types of feedback. The new theory can find divers applications, say, in solving problems of industrial automation by creating a new generation of controllers which will efficiently control technological processes under the conditions of great uncertainty and which will not require a regular adjustment of their parameters. The most important thing is that this theory contains simple recurrent laws of synthesis of a potentially arbitrarily complicated feedbewik which can cope with a nonstandard uncertainty. In this respect, the new theory is a natural development of the classical theory of automatic control and provides it with new tools which make it possible to extend the capabilities of automatic systems.

R e v i e w e r s :

Academician of Russian Academy of Sciences V.P. Maslov Academician of Russian Academy of Sciences Ya.Z. Tsypkin

Physical and Mathematical Literature Publishing Company, Russian Academy of Sciences. Moscow, 1997, 352 p.

ISBN 5-02-015149-1

336	New Types of Feedback

Contents

Preface	8
Introduction	11

Part	I
The main principles of design automatic control sys-
tems
C h a p t e r 1.		Principles of design linear automatic control systems			17
1.1.	Statement of a control problems and preliminzu-ies				17
1.2.	Principle of load control				28
1.3.	Principle of perturbation		control		31
1.4.	Principle of compensation		in an indirect meeisurement	of pertiu--
	bation				35
1.5.	Double-channel principle				40
1.6.	The method of /f-representation or the method of a built-in model				49
1.7.	Deep feedback, namely, a high gedn				56
	1.7.1.	Statement of the problem, its peculicuities and		the idea of
		its solution			56
	1.7.2.	Problems and limitations of the method of deep feedback			58
	1.7.3.	On the structural stability of systems with a deep feedback			62
	1.7.4. The method of the state space in the analysis			of systems
		with a deep feedback			64

1.7.5.Geometrical interpretation of systems with a deep feedback 65

1.7.6.The effect exerted by amplitude constraints on systems

		with a deep feedback	65
1.8.	Literciry comments		66
Chapter 2.		Certain principles of constructing nonlinear
controllers			68
2.1.	On-off feedback		68
	2.1.1.	Main concepts	68
	2.1.2.	Sliding mode at a point	71
	2.1.3.	Switching mode	73
	2.1.4.	On the strength of a switching mode	75
	2.1.5.	On-off stabilization of objects with self-levelling	76
	2.1.6.	On-off stabilization with a high relative order	78
	2.1.7.	Robust stabilization: discontinuity, continuity, and infor-
		mation concerning the state	78
	2.1.8.	Robust stabiVzation of an object with the first relative order	80
	2.1.9.	Sliding mode on an interveJ	81
	2.1.10. Actual sliding mode on an interveJ		82

Contents			337
	2.1.11. On-off stabilization of a generetlized object		83
2.2.	Stabilization of an object with an indefinite operator		84
	2.2.1.	Basic principles	84
	2.2.2.	Principle of a cascade control	88
	2.2.3.	Structure of objects with caiscade control	92
	2.2.4.	Stabilization of interval objects	94
	2.2.5.	Interval stability	96
	2.2.6.	Bcksic principles of the adaptive stabilization theory . . .	100
2.3.	Stabilization by a controller with a V2u-ying structure		108
	2.3.1.	Astatic servo system	109
	2.3.2.	Second order astatism	114
	2.3.3.	Astatism of order m	115
	2.3.4.	Astatic servo system of varying structure	116
	2.3.5.	Sliding mode on the whole straight line	120
	2.3.6.	Analysis of the strength of systems of varying structure
		relative to perturbation parameters	123
	2.3.7.	Systems of V£u-ying structure at the presence of an external
		force	125
	2.3.8.	Quasirelay representation of a ф-сеИ	128
	2.3.9.	Limitations, disadvantages, emd problems of the theory of
		systems of varying structure	130
2.4.	Literciry comments		131

Part II. New types of feedback

C h a p t e r 3.		Basic principles of the theory of new	types of feed
back				135
3.1.	Preliminaries			135
3.2.	Systems of basic concepts			137
	3.2.1.	Signal-operator		137
	3.2.2.	Types of dynamical objects		138
	3.2.3.	Bineu-y operation		139
	3.2.4.	Types of controlling devices		140
	3.2.5.	New types of feedbeick		140
3.3.	Structural synthesis of Ыпгц-у systems			141
	3.3.1.	Stabilization of em indefinite object		141
	3.3.2.	Nonlinecufeedback as a meeins of suppressing uncertainty		148
	3.3.3.	Filtration problem		150
C h a p t e r 4.		Theory of the coordinate-operator feedback		154
4.1.	Stabilization of Type 2 object with unknown parameters and ex
	ternal action			155
	4.1.1.	Scadarization principle and the equation of гт object in the
		space of errors		156
	4.1.2.	Some remarks concerning the statement of	the problem
		and its genercdization		157
	4.1.3.	Coordinate-operator ph2kse sp2u;e		161
4.2.	CO-algorithms of stabiUzation			164
	4.2.1.	Direct compensation		165

338		New Types of Feedback
	4.2.2.	Asymptotic evaluation or an indirect measurement of the
		0-perturbation	165
	4.2.3.	Compensation of the wave O-perturbation	166
	4.2.4.	On-ofT CO-stabilization	168
	4.2.5. Remarks concerning the strength of systems with a relay
		co-feedback	171
	4.2.6.	Linear CO-algorithms of stabilization	172
	4.2.7.	Integral relay CO-algorithm of stabilization	176
Chapter 5.		Higher-order sliding modes	170
5.1.	Some preliminsu-y information from the theory of a sliding mode		179
	5.1.1.	Equations of sliding	180
	5.1.2.	On the inviuisuice of equations of sliding relative to per-
		turbations satisfying the matching condition	182
	5.1.3.	Equations of actual sliding	183
	5.1.4.	Remarks concerning the order of sliding	187
5.2.	Algorithms of Type 2 sliding		191
	5.2.1.	Asymptotic algorithms of Type 2 sliding	193

5.2.2.Discontinuous asymptotic algorithms of Type 2 sliding . . 196

5.2.3.Finite algorithms of Type 2 sliding: linear feedback . . . . 197

	5.2.4.	Finite algorithms of Type 2 sliding: on-off feedback . . .	199
	5.2.5.	Algorithm of torsion	200
5.3.	Output finite stabilization		202
Chapter 6.		Theory of operator feedback	206
6.1.	On the purpose of the operator feedback		206
6.2.	Motion equations in the coordinate-operator feedbeick		209
6.3.	Static operator feedbitck		211
	6.3.1.	Static operator and coordinate-operator feedback	212
	6.3.2. Static operator and dynamical coordinate-operator feedback215
	6.3.3.	Inertia coordinate-operator feedbiick	215
	6.3.4.	Inertia relay coordinate-operator feedback	217
	6.3.5. Inertia relay coordinate-operator feedback for an unknown
		parameter in control	221
	6.3.6.	Integral-relay coordinate-operator feedback	222
Chapter 7.		Theory of the operator-coordinate feedback	225
7.1.	Dynamical statism and operator-coordinate feedback		225
7.2.	Motion equations of an operator-coordinate object		228
7.3.	Static OC-controller		229
7.4.	Integral OC-controller		231
7.5. Principle properties and perculisirities of biniiry systems of stabi-
	lization with different types of feedback		235
7.6.	Discontinuous OC-feedback		237
	7.6.1.	Integral relay OC-controller	237
	7.6.2.	Type 2 sliding modes in an OC-loop	241

Contento			339
Chapter 8.		Limitatione, the physical foundations of the compen
sation of perturbations, and the stabilization of forced motion
in bynary systems			246
8.1.	Constraint on the operator variable		247
8.2.	On the global behavior of a binary system		252
8.3.	Physical foundations of the compensation of uncertainty		255
8.4.	On the compensation of the coordinate perturbation		256
Chapter 0.		Differentiation of signals	262
9.1.	Statement of the dufferentiation problem		262
	9.1.1.	Filtration	264
	9.1.2.	RC-chain	265
9.2.	9.1.3.	Discrete-difference approximations	269
9.2.	Differentiating servo systems		271
	9.2.1.	Linear differentiator	272
	9.2.2.	Relay differentiator	276
9.3.	9.2.3.	Differentiator of a varying structure	280
9.3.	Asymptotic binary servo differentiator		283
9.4.	Finite binary differentiator		287
9.5.	Nonstandard differentiating systems		288
	9.5.1.	Differentiator with a "small" amplitude of discontinuities	289
	9.5.2.	Nonstandard binary differentiator	291
	9.5.3. Results of discrete simulation of a nonstandard Ыпги-у dif		297
		ferentiator	297
Chapter 10.		Suboptimal stabilization of an uncertain plant	300
10.1. Statement of the optimal stabilization problem			300
10.2. Example of an optimal stabilization problem under imcertainty .			302
10.3. Optimal stabilization "in the mean"			303
10.4. Minimax optimal stabilization			304

10.5.Stabilization with the use of a reference model and deep feedback 306

10.6.Stabilization with the methods of the binary control theory . . . 308

10.6.1. System of a variable structure	310
10.6.2. Binary stabilization with the integral CO-feedback . . . .	311
10.6.3. Stabilization with the use of Type 2 sliding	312
10.7. Reduction of the problem of suboptimetl stabilization to that of	313
asymptotic invariance	313
10.7.1. Basic concepts of the asymptotic invariance theory . . . .	314
10.7.2. Suboptimal lineskrly quadratic stabilization	316
Conclusion	319
References	322
Index	328

340	New Types of Feedback

Preface

In this monograph we consider one of the central problems of the automatic control theory, namely, the stabilization problem and the method of its solution in their evolution. Beginning with the simplest statement of this problem, we gradually make it more complicated analyzing in detail the possibilities of different methods of solution. The complication begins with the increase in the uncertainty factors is the statement of the problem, and the methods of solution become more complicated respectively. This approach makes it possible to consider the general trends in the development of the principles and methods of the theory of automatic control. The latter fact is obviously very important since, in the new situation, the mastering of the general mechanisms of formation of control may prove to be useful.

It should be pointed out that the authors do not suppose that the proposed point of view concerning the development of the automatic control theory is the only possible approach since the problem under consideration (in fact, this is the problem of the mechanism of regeneration of feedback) is far from being trivial since different means of describing this mechanism are possible. The larger the number of these means, the better since they bring us closer to the understanding of the fundamental mechanisms of the functioning of feedbeick. This is very significant both theoretically and practically since the modern methods of stabilization are oriented, in the main, to an "intensive" solution of the problem whereas nature demonstrates remarkable examples of solving stabilization problems with the use of very limited means and under rather strained circumstances.

This essential difference testifies that a genuine feedback theory	has
not been worked out yet, that many things are not yet clear, and that	the
principal discoveries in this sphere are yet to come.

Investigating this complicated and delicate problem, we are far from laying claim to grasping the crux of the matter, but we are sure that the theory that we propose directly concerns the matter and seems to be quite natural.

Some words are due about the structure of the monograph. As was already pointed out, we try to go from simple things to more complicated ones and begin, naturally, from linear objects and the methods of the theory of linear control system. Since we lay special stress on the principles of problem solving and on the conceptual interpretation of the results, we tried to evade mathematically strict statements and proofs. It stands to reason that all f2icts and statements presented in the book can be strictly substantiated, and many of them are well know from literature.

<<< < Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3334 / 3634 35 36 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Теория автоматического управления

#
02.05.2014899.82 Кб127MATLAB для дискретных САУ.pdf
#
02.05.20142.56 Mб97Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления.pdf
#
02.05.20142.22 Mб312Гринфельд Г.М. Теория автоматического управления.doc
#
02.05.20144.58 Mб1038Емельянов С.В. Новые типы обратной связи.pdf
#
02.05.201476.8 Кб29Задание на рассчетку по ТАУ.doc
#
02.05.201475.78 Кб22Задание на РГР.doc
#
02.05.20144.56 Mб70Задачи для допуска к экзамену.doc
#
02.05.2014292.35 Кб152Исследование элементарных звеньев в Матлабе.doc
#
02.05.20141.24 Mб335Кирюшин О.В. Управление техническими системами.doc