EA025476B1 - Robust control system - Google Patents
Robust control system Download PDFInfo
- Publication number
- EA025476B1 EA025476B1 EA201400602A EA201400602A EA025476B1 EA 025476 B1 EA025476 B1 EA 025476B1 EA 201400602 A EA201400602 A EA 201400602A EA 201400602 A EA201400602 A EA 201400602A EA 025476 B1 EA025476 B1 EA 025476B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- output
- observer
- input
- adder
- integral
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для управления нелинейными нестационарными априори неопределенными одномерными объектами, параметры и структура которых изменяется в широких пределах неизвестным образом, в частности для автоматического управления механических, электромеханических объектов, летательных аппаратов, а также технологических процессов в различных отраслях промышленности. Задачей изобретения является повышение быстродействия и точности слежения эталонной траектории (задания) при работе с априори неопределенными динамическими объектами и расширение области применения системы. Задача изобретения решается за счет того, что в системе управления, содержащей элемент сравнения, блок формирования агрегированной переменной, блок многократного дифференцирования, регулятор, дискретный интегральный И-наблюдатель, сумматор, усилитель мощности, объект управления, дискретный интегральный И-наблюдатель выполнен в виде аналогового пропорционально-интегрального ПИ-наблюдателя с настраиваемым коэффициентом усиления с возможностью беспредельного усиления выходного сигнала, причем вход ПИ-наблюдателя соединен с выходом блока формирования агрегированной переменной, а выход подключен к третьему входу сумматора, при этом ПИ-наблюдатель определяется /(ί) = N · [ί + к следующим аналитическим выражением: ° где^б -оценка динамики объекта;
025476 В1
- С ё Έ ё ё ί ё^М 7 1 2 - агрегированная переменная; к - параметр настройки; Ν-коэффициент усиления с возможностью беспредельного увеличения.
Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для управления нелинейными нестационарными априори неопределенными одномерными объектами, параметры и структура которых изменяются в широких пределах неизвестным образом, в частности, для автоматизации механических, электромеханических объектов, летательных аппаратов, а также технологических процессов в различных отраслях промышленности.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является система робастного управления с наблюдателем динамики, являющимся прототипом предложенного [1]. Известная система содержит элемент сравнения, выход которого одновременно соединен с входами блока формирования агрегированной переменной и регулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого связан с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу объекта, выход которого подключен к второму отрицательному входу элемента сравнения, первый положительный вход которого соединен с задающим сигналом, который также связан с входом блока многократного дифференцирования, выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход которого связан с выходом дискретного интегрального И-наблюдателя, вход которого связан с выходом блока формирования агрегированной переменной.
Недостатком данной системы является то, что быстродействие (сходимость) и точность оценивания динамики объекта в дискретном интегральном И-наблюдателе без пропорциональной (П) части невысокая. Кроме того, шаг интегрирования, являющимся параметром настройки, жестко заложен в конструкцию наблюдателя и не подлежит оперативной перенастройке в зависимости от конкретного объекта. Отсутствие параметра настройки у дискретного И-наблюдателя сужает область применения этой системы.
Задачей изобретения является повышение быстродействия и точности слежения эталонной траектории (задания) при работе с априори неопределенными динамическими объектами и расширение области применения системы.
Задача изобретения решается за счет того, что в системе робастного управления с наблюдателем для априори неопределенных объектов, содержащей элемент сравнения, выход которого одновременно соединен с входами блока формирования агрегированной переменной и регулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого связан с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу объекта, выход которого подключен к второму отрицательному входу элемента сравнения, первый положительный вход которого соединен с задающим сигналом, который также связан с входом блока многократного дифференцирования, выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход которого связан с выходом дискретного интегрального И-наблюдателя, вход которого связан с выходом блока формирования агрегированной переменной, дискретный И-наблюдатель выполнен в виде аналогового пропорционально-интегрального ПИ-наблюдателя, с настраиваемым коэффициентом усиления, с возможностью беспредельного усиления выходного сигнала, причем вход ПИнаблюдателя соединен с выходом блока формирования агрегированной переменной, а выход подключен к третьему входу сумматора, при этом ПИ-наблюдатель определяется следующим аналитическим выражением:
I /(0 = *[* +*/«*], о
где ΐ - оценка динамики объекта; ί(ί) = с,е + с,ё +... + 12 - агрегированная переменная;
к - параметр настройки;
Ν-коэффициент усиления с возможностью беспредельного увеличения.
За счет выполнения дискретного И-наблюдателя в виде аналогового пропорциональноинтегрального ПИ-наблюдателя, с настраиваемым коэффициентом усиления, с возможностью беспредельного усиления выходного сигнала, обеспечивается уменьшение влияния всевозможных неопределенностей до сколь угодно малой величины при управлении априори неопределенными объектами. В результате при достаточно большом значении коэффициента усиления ошибка слежения эталонной траектории стремится к нулю, поэтому точность и быстродействие системы, характеризующийся временем установления переходной характеристики, повышаются. Кроме того, возможность настройки коэффициента усиления ПИ-наблюдателя для конкретного объекта расширяет область применения системы. Все это показывает, что новые вышеперечисленные признаки заявленного объекта относятся к существенным, которые влияют на решение задачи изобретения повышение быстродействия и точности слежения эталонной траектории (задания) при работе с априори неопределенными динамическими объектами, т.е. эти признаки с достигаемым техническим результатом находятся в причинно-следственной связи.
На фиг. 1 и 2 показаны блок-схемы предлагаемой системы робастного управления и аналогового пропорционально-интегрального ПИ-наблюдателя.
Система управления содержит элемент сравнения 1, блок формирования 2 агрегированной переменной, блок многократного дифференцирования 3, регулятор 4, аналоговый ПИ-наблюдатель 5, второй сумматор 6, усилитель мощности 7, объект 8.
- 1 025476 ί(ί) =с,е + с2е+ ... +ес
Наблюдатель содержит усилители 9, 12, интегратор 10, сумматор 11.
При этом приняты следующие обозначения:
Уа(1)- эталонная траектория (задание); у(1)- регулируемая величина; е=у,гу - ошибка регулирования;
,(я-1)
- агрегированная переменная;
/(!) - оценка динамики неопределенного объекта; у(п)а(4)- производная η-го порядка задающего сигнала; ис -сигнал управления регулятора;
и - результирующий усиленный сигнал управления.
Система управления работает следующим образом. Сигнал у(1) с выхода объекта регулирования 8 поступает на второй отрицательный вход элемента сравнения 1, на первый положительный вход которого подается задающий сигнал уа(1), в результате формируется сигнал ошибки е(1) = уа(1)-у(1), который подается на вход блока формирования агрегированной переменной 2, где формируется агрегированная переменная е,е +с, <; + ... + <?' ', которая подается на вход аналогового ПИ-наблюдателя 5, где фор/(/) = [з + к ре//] N мируется оценка ° динамики неопределенного объекта (фиг. 2). Далее этот сигнал поступает в сумматор 6 и компенсирует априори неопределенную динамику Г(1) реального объекта, поступающая через обратную связь. Ошибка е(1) с выхода элемента сравнения 1 также подается на вход ПДрегулятора 4, в котором формируется сигнал управления р·
Для η=2 параметры настройки а0=к-С1, а1=к+с1, где η - порядок объекта. Параметры к, с1 регулятора определяются на основе требуемого времени установления ф переходной характеристики, которое определяет быстродействие системы. Для <\=2%-ной допустимой ошибки регулирования:
А =] — 1п(501 е(0) |)|, (1) где е(0)=у4(0)-у(0) - начальное значение ошибки. При (1) обеспечиваются монотонность переходной характеристики, т.е. система не имеет перерегулирование, σ = 0%. Увеличение быстродействия связано с уменьшением ф. При малых ф значения параметров к и с1 увеличиваются. Например, при е(0)=1, ф=1 с, значение к=с1«4; при е(0)=1, ф=0.1 с., значение к = с1«40.
Выход регулятора 4 подключено к первому входу сумматора 6, на второй вход которого с выхода блока многократного дифференцирования 3 подается сигнал у(п)а(1), который формируется на основе поступающего задающего сигнала уЦф). При кусочно-постоянных задающих сигналах этот блок не используется. В сумматоре 6 происходит суммирование поступающих сигналов и формируется результирующее управление ис ~ и? + Уд + /(?)> которое после усиления в раз К = 1/Ь в усилителе мощности 7 в виде и=К-ис подается на объект регулирования 8. Здесь Ь-известный коэффициент усиления объекта.
Параметр настройки N наблюдателя связан с доминирующей неопределенностью реального объекта и определяется экспериментально для конкретного объекта.
Наблюдатель работает следующим образом. С выхода блока 2 сигнал 8(Г) после усиления в усилителе 9 поступает на вход интегратора 10.
I
I/ =к^Л
Выходной сигнал интегратора о подается на сумматор 11, на второй вход которого подается ί
сигнал 8. После суммирования, результирующий сигнал о после усиления в усилителе /(/) = УЦ + к р*] путем умножения на достаточно большое число N в виде ° подается на сумматор 6 для компенсации динамики Г(1) реального объекта, поступающая через обратную связь. В результате, динамика Г(Ф) неопределенного объекта ослабляется в N раза: ε = Γ(ΐ)/Ν, где Ж 100=500.
В пределе имеет место соотношение:
Нт{Д>)} = /(/).
С учетом этого соотношения при N ж система с априори неопределенным объектом преобразуются в детерминированную систему, описываемую линейным уравнением первого порядка:
ίΖϊ/ί/ί + &ϊ(ί) = 0, ί(0) = ίθ. (2)
Таким образом, в результате оценки и подавления с помощью ПИ-наблюдателя динамики Г(Ф) априори неопределенного объекта, исходная неопределенная система преобразуется в детерминированную систему (2), куда не входят реквизиты априори неопределенного объекта. Эта особенность позволяет
- 2 025476 задавать желаемые показатели качества реальной системы (время установления I, и вид эталонной траектории у л(1)) для модели (2) и при достаточно большом значении коэффициента усиления N существенно повысить быстродействие и точность слежения эталонной траектории у<|(1) (см. приложение 1, фиг. 1 (а)). Кроме того, возможность перенастройки коэффициента усиления N наблюдателя расширяет область применения системы.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на стандартных элементах аналоговой и цифровой техники.
Результаты компьютерного моделирования
В общем случае априори неопределенный объект описывается дифференциальным уравнением вида:
У(л) = ДрЛО) + Ьи, у = {у,у,...,у(п~'}}т ={χλ,χ1,...,χ„)τ еЕ - <е[0,оо) (3) где ' νν>·ι/ > - - доступный измерению или оценке вектор состояния;
у - управляемый выход; и - скалярное управление;
Г(·) - ограниченная неизвестная нелинейная нестационарная функция (динамика неопределенного объекта);
ν(ΐ) - неизвестное возмущение;
Ь=соп5Г>() - известный коэффициент усиления объекта.
Составляющее Г(уу(0) модели (3) является источником неопределенностей, однако может содержат и известные компоненты. В любом случае Г(у^(4)) принимается как потенциальный источник паразитной динамики и подавляется, т.е. его значение уменьшается в N раз, где N - достаточно большое число и определяется экспериментально.
В рассматриваемом случае использования робастной системы объектом управления является асимметрический нелинейный генератор, описываемый уравнением Ван дер Поля [2]:
„2 у = -р(у - 1)у - у + и + т + 005(20/).
Полагаем, что объект имеет интервальную неопределенность, т.е. имеет коэффициенты, изменяющиеся неизвестным образом в заданном интервале.
Порядок объекта η = 2^ = ·
Внешнее возмущение ν(ΐ) в уравнение входит линейно. Номинальные значения параметров μ = 10, то = 2. Полагаем, что при функционирование системы коэффициент нелинейности μ и постоянная составляющая т возмущения изменяются на ±50 % от номинального: -5<μ<+15; -1<т<+3.
При μ<0 объект является неустойчивой, т.е. происходит структурное изменение.
Эталонная траектория задана гармонической функцией уа(1)=51п(21). Начальное условие эталонной траектории и объекта, соответственно равны у4(0)=(0,0)т и у(0) = (3,0)т. Определяем начальное значение ошибки е(0)= у,|(0)-у(0)=(-3.0)'г^С](0) = -3.
Пусть требуется обеспечивать время установления 1,= 1 с. при δ,=2%. Из (1) определяем параметры к= 5 с1=5. Настройки регулятора а0 = к· с1 = 25, а! = к + с1 = 10.
Агрегированное переменное
Уравнение регулятора ир =αχέ + α^ = 10ё + 25е.
Уравнение наблюдателя:
I /(/) = 200[5 + 5рЛ].
о
На фиг. 3(а)-(й) показаны характеристики системы при одновременном изменении параметров в указанных выше пределах. Характеристики получены при номинальных настройках с1=5, к=5, а1=10, а0 =25 и N=200 для 14-и дискретных комбинаций параметров: μ = [-5 -2 0 2 6 10 15 -5 -2 0 2 6 10 15], т0 =[-1 -0.5 -0.2 0 12 3-1 -0.5 -0.2 0123].
Как видно из фиг. 3(а), не смотря на изменение параметров объекта в широком диапазоне отклонение 14-и переходных характеристик у(4) от эталонной траектории ν<ι(1)=5ίη(2ΐ) для 1>1,= 1 с. визуально незаметно. Это подтверждает высокую точность слежения эталонной траектории у<|(1). Другими словами, система имеет высокую степень робастности.
На фиг. 3(Ь) и (с) соответственно показаны семейства ошибок регулирования е(1) и управляющих сигналов и(1). В кружочках представлены увеличенные в 20 раз семейства.
На фиг. 3(й) показаны фактическая динамика Г(у, ν) = -(Г(у, ΐ) + ν(ΐ)) и ее оценка Алю) при использование в составе управления сигнала у12'л(1).
Как видно, при N=200 точность оценивания очень высокая.
На фиг. 4 показана схема моделирования предложенной системы робастного управления на пакете
- 3 025476
МаИаЫБшиНпк.
Параметры конфигурации - Тире: Н\е4-51ер: Мер 51/е:0.001: 8о1уег:о4е2.
Литература
1. Рустамов Г.А., Гардашов С.Г., Рустамов Р.Г. Стабилизация нелинейных объектов на основе метода функции Ляпунова с оцениванием нелинейности и возмущения. Автоматика и вычислительная техника. 2010, №1, с.65-73 (прототип).
2. ВНеН Н. §е1Г-Огдаш8аНоп ίη (Не Уап 4ег Ро1 депегаЮг.ТНе Ишуегвйу оГ ЗНеГПИ, 2009.
The invention relates to the field of automatic control and can be used to control non-linear non-stationary a priori uncertain one-dimensional objects, the parameters and structure of which vary widely in an unknown way, in particular for automatic control of mechanical, electromechanical objects, aircraft, as well as technological processes in various industries industry. The objective of the invention is to increase the speed and accuracy of tracking the reference trajectory (tasks) when working with a priori uncertain dynamic objects and expanding the scope of the system. The objective of the invention is solved due to the fact that in the control system containing the comparison element, the block forming the aggregated variable, the unit of multiple differentiation, controller, discrete integral I-observer, adder, power amplifier, control object, discrete integral And-observer made in the form of analog proportional-integral PI-observer with adjustable gain with the possibility of unlimited amplification of the output signal, with the PI-observer input connected to output b localization of the aggregated variable, and the output is connected to the third input of the adder, while the PI-observer is determined / () = N · [ί + to the following analytical expression: ° where ^ b is the evaluation of the dynamics of the object;
025476 B1
- S Έ Έ ё ί ί ^ ^ М 7 1 2 - aggregate variable; k - setting parameter; Ν-gain with the possibility of unlimited increase.
The invention relates to the field of automatic control and can be used to control non-linear non-stationary a priori uncertain one-dimensional objects, the parameters and structure of which vary widely in unknown ways, in particular, to automate mechanical, electromechanical objects, aircraft, as well as technological processes in various industries industry.
The closest to the claimed technical essence is a robust control system with a dynamics observer, which is the prototype of the proposed [1]. The known system contains a comparison element, the output of which is simultaneously connected to the inputs of an aggregating variable shaping unit and a controller, the output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the object, the output of which is connected to the second negative input of the element comparison, the first positive input of which is connected to the master signal, which is also connected to the input of the block of multiple differentiation, the output of which is connected to the second The input to the adder, the third input of which is connected with the output of the discrete integrated AND observer, whose input is connected with the output of the aggregate variable generation unit.
The disadvantage of this system is that the speed (convergence) and accuracy of the evaluation of the dynamics of an object in a discrete integral I-observer without proportional (P) part is low. In addition, the integration step, which is a setting parameter, is rigidly embedded in the design of the observer and is not subject to operational reconfiguration, depending on the specific object. The absence of a setting parameter for a discrete I-observer narrows the scope of this system.
The objective of the invention is to increase the speed and accuracy of tracking the reference trajectory (tasks) when working with a priori uncertain dynamic objects and expanding the scope of the system.
The objective of the invention is solved due to the fact that in a robust control system with an observer for a priori uncertain objects containing a comparison element, the output of which is simultaneously connected to the inputs of the aggregate variable generation unit and the controller, the output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the amplifier input power, the output of which is connected to the input of the object, the output of which is connected to the second negative input of the comparison element, the first positive input of which is connected to the main signal, which is also connected to the input of the multiple differentiation unit, the output of which is connected to the second input of the adder, the third input of which is connected to the output of the discrete integrated I-observer, the input of which is connected to the output of the aggregating variable generation unit, the discrete I-observer is made in the form of analog proportional-integral PI-observer, with adjustable gain, with the possibility of unlimited amplification of the output signal, with the PIN of the watchman connected to the output of the bl the formation of an aggregated variable, and the output is connected to the third input of the adder, while the PI-observer is determined by the following analytical expression:
I / (0 = * [* + * / "*], o
where ΐ - assessment of the dynamics of the object; ί (ί) = с, е + с, е + ... + 12 - aggregate variable;
k - setting parameter;
Ν-gain with the possibility of unlimited increase.
By performing a discrete I-observer in the form of an analog proportional-integral PI-observer, with adjustable gain, with the possibility of unlimited amplification of the output signal, it is possible to reduce the influence of all possible uncertainties to an arbitrarily small amount when controlling a priori undefined objects. As a result, with a sufficiently large value of the gain, the error of tracking the reference trajectory tends to zero, therefore, the accuracy and speed of the system, characterized by the time to establish the transient response, increase. In addition, the ability to adjust the gain of the PI observer for a specific object expands the scope of the system. All this shows that the new features listed above of the declared object are significant, which influence the solution of the problem of the invention, improving the speed and accuracy of tracking the reference trajectory (task) when working with a priori uncertain dynamic objects, i.e. these signs with achievable technical result are in a causal relationship.
FIG. 1 and 2 are block diagrams of the proposed robust control system and an analog proportional-integral PI observer.
The control system contains a comparison element 1, a unit for forming 2 an aggregated variable, a unit of multiple differentiation 3, a regulator 4, an analogue PI observer 5, a second adder 6, a power amplifier 7, an object 8.
- 1 025476 ί (ί) = c, e + c 2 e + ... + e c
The observer contains amplifiers 9, 12, integrator 10, adder 11.
In this case, the following notation:
VA (1) - reference trajectory (task); at (1) - adjustable value; e = y, y y - regulation error;
, (I-1)
- aggregate variable;
/ (!) - evaluation of the dynamics of an uncertain object; y (n) and (4) is the derivative of the ηth order of the master signal; and with the signal control regulator;
and - the resulting amplified control signal.
The control system works as follows. The signal y (1) to regulate the output object 8 is supplied to the negative input of the second comparing element 1, on the first positive input of which is supplied as a drive signal y (1), formed as a result of an error signal e (1) = va (1) = y ( 1), which is fed to the input of the block forming the aggregated variable 2, where the aggregated variable e, e + c, <is formed; + ... + <? '', which is fed to the input of the analog PI-observer 5, where the odds of / (/) = [s + k pe //] N is measured by the evaluation ° of the dynamics of an uncertain object (Fig. 2). Next, this signal enters the adder 6 and compensates for the a priori indeterminate dynamics G (1) of the real object, arriving through feedback. Error e (1) from the output of the comparison element 1 is also fed to the input of the PD controller 4, in which the control signal p · is generated
For η = 2, the settings are a 0 = k-C1, and 1 = k + c 1 , where η is the order of the object. The parameters k, c 1 of the regulator are determined on the basis of the required establishment time of the transient response, which determines the system speed. For <\ = 2% permissible regulation error:
A =] - 1n (501 e (0) |) |, (1) where e (0) = y 4 (0) -y (0) is the initial value of the error. With (1) the monotonicity of the transient response is ensured, i.e. the system has no overshoot, σ = 0%. The increase in speed is associated with a decrease in f. For small φ, the values of the parameters k and c 1 increase. For example, when e (0) = 1, f = 1 s, the value of k = c1 "4; when e (0) = 1, f = 0.1 s., the value of k = c 1 "40.
The output of the controller 4 is connected to the first input of the adder 6, to the second input of which, from the output of the multiple differentiation unit 3, a signal y (n) a (1) is generated, which is formed on the basis of the incoming driving signal uTcf). With piecewise constant setting signals, this block is not used. The adder 6 the summation of input signals and forming the resulting management and ~ and? + Ud + / (?)> Which, after amplification, K = 1 / b in power amplifier 7 in the form u = K and c is applied to control object 8. Here b is the known gain of the object.
The observer’s tuning parameter N is associated with the dominant uncertainty of the real object and is determined experimentally for a specific object.
The observer works as follows. From the output of block 2, the signal 8 (D) after amplification in the amplifier 9 is fed to the input of the integrator 10.
I
I / = k ^ L
The output signal of the integrator about is fed to the adder 11, to the second input of which is fed ί
signal 8. After summation, the resulting signal o after amplification in the amplifier / (/) = TC + k p *] by multiplying by a sufficiently large number N in the form ° is fed to the adder 6 to compensate for the dynamics G (1) of the real object coming through feedback. As a result, the dynamics Γ (Φ) of an indefinite object is weakened N times: ε = Γ (ΐ) / Ν, where Ж 100 = 500.
In the limit there is a ratio:
Nt {D>)} = / (/).
Given this relationship, with N g, a system with a priori undefined object is converted into a deterministic system, described by a linear equation of the first order:
ίΖϊ / ί / ί + & ϊ (ί) = 0, (0) = ίθ. (2)
Thus, as a result of evaluating and suppressing by the PI observer the dynamics of G (F) a priori undefined object, the original undefined system is converted to a deterministic system (2), which does not include the details of the a priori undefined object. This feature allows
- 2 025476 set the desired quality indicators of the real system (establishment time I, and the type of the reference trajectory y (1)) for the model (2) and with a sufficiently large value of the gain N, significantly increase the speed and accuracy of tracking the reference trajectory y <(1 ) (see Appendix 1, Fig. 1 (a)). In addition, the ability to reconfigure the gain N of the observer expands the scope of the system.
This device can be implemented industrially on standard elements of analog and digital technology.
Computer simulation results
In general, a priori undefined object is described by a differential equation of the form:
Y (l) = DRLO) + b, y = {y, y, ..., y (n ~ ' } } t = {χλ, χ1, ..., χ „) τ eE - <e [0, oo) (3) where 'νν> · ι /> - is the state vector available for measurement or assessment;
y - controlled output; and - scalar control;
Г (·) is a bounded unknown non-linear non-stationary function (dynamics of an indefinite object);
ν (ΐ) is an unknown perturbation;
B = cong> () is the known gain of the object.
The component G (yy (0) of model (3) is a source of uncertainty, but it may also contain known components. In any case, G (y ^ (4)) is taken as a potential source of parasitic dynamics and is suppressed, that is, its value decreases in N times, where N is a sufficiently large number and is determined experimentally.
In the case of the robust system under consideration, the control object is an asymmetric nonlinear generator, described by the Van der Pol equation [2]:
„2 у = -р (у - 1) у - у + и + т + 005 (20 /).
We assume that the object has interval uncertainty, i.e. has coefficients varying in an unknown way in a given interval.
Object order η = 2 ^ = ·
The external perturbation ν (ΐ) enters linearly into the equation. The nominal values of the parameters are μ = 10, then = 2. We assume that with the operation of the system, the nonlinearity coefficient μ and the constant component m of the disturbance change by ± 50% of the nominal: -5 <μ <+15; -1 <t <+3.
When μ <0, the object is unstable, i.e. there is a structural change.
The reference trajectory is defined as a harmonic function y (1) = 51P (21). The initial condition of the reference path and object, respectively at 4 (0) = (0.0) and y m (0) = (3.0) t. We determine the initial value of the error e (0) = y, | (0) -y (0) = (- 3.0) ' g ^ C] (0) = -3.
Let it be required to ensure the establishment time 1, = 1 s. with δ, = 2%. From (1) we determine the parameters k = 5 with 1 = 5. Regulator settings a 0 = k · c 1 = 25, and! = K + s 1 = 10.
Aggregated variable
The regulator equation and p = α χ έ + α ^ = 10e + 25e.
The observer equation:
I / (/) = 200 [5 + 5 pL].
about
FIG. 3 (a) - (d) shows the characteristics of the system while simultaneously changing the parameters within the above limits. Characteristics are obtained at nominal settings with 1 = 5, k = 5, and 1 = 10, and 0 = 25 and N = 200 for 14 discrete combinations of parameters: μ = [-5 -2 0 2 6 10 15 -5 - 2 0 2 6 10 15], m 0 = [- 1 -0.5 -0.2 0 12 3-1 -0.5 -0.2 0123].
As can be seen from FIG. 3 (a), despite the change in the parameters of the object in a wide range, the deviation of the 14 transient characteristics of (4) from the reference trajectory is ν <ι (1) = 5ίη (2ΐ) for 1> 1, = 1 s. visually imperceptible. This confirms the high accuracy of tracking the reference trajectory y <| (1). In other words, the system has a high degree of robustness.
FIG. 3 (b) and (c), respectively, the families of regulation errors e (1) and control signals and (1) are shown. Circles represent families enlarged 20 times.
FIG. The 3rd (d) shows the actual dynamics Γ (y, ν) = - (Γ (y, ΐ) + ν (ΐ)) and its assessment to Al) when used as part of the control signal y 12 'l (1).
As can be seen, with N = 200, the estimation accuracy is very high.
FIG. 4 shows the simulation scheme of the proposed robust control system on the package.
- 3 025476
MayaBshiNpk.
Configuration parameters - Dash: H \ e4-51: Mer 51 / e: 0.001: 8011: o4e2.
Literature
1. Rustamov GA, Gardashov S.G., Rustamov R.G. Stabilization of nonlinear objects based on the Lyapunov function method with nonlinearity and disturbance estimation. Automation and computing. 2010, No. 1, pp.65-73 (prototype).
2. VNeN N. еe1G-Ogdash8aNop ίη (Not Wap 4g Ro1 depegUg.Te Ishuegvyu oG SNeGPI, 2009.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201400602A EA025476B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Robust control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201400602A EA025476B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Robust control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201400602A1 EA201400602A1 (en) | 2015-06-30 |
EA025476B1 true EA025476B1 (en) | 2016-12-30 |
Family
ID=53488041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201400602A EA025476B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Robust control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA025476B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2204858C1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-20 | Амурский государственный университет | Robust system for controlling delayed objects |
WO2009099944A2 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Robust adaptive model predictive controller with tuning to compensate for model mismatch |
EP2105810A2 (en) * | 2008-03-28 | 2009-09-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Apparatus and method for controlling a system |
RU2379735C2 (en) * | 2008-02-19 | 2010-01-20 | АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ГОУ ВПО "АмГУ") | Robust control system |
CN102621890A (en) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中国科学院光电技术研究所 | Control method for photoelectric tracking and stabilization platform of moving carrier |
RU124407U1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | COMBINED SYSTEM OF COORDINATE-PARAMETRIC CONTROL OF NON-STATIONARY NONLINEAR OBJECT OF THE N-th ORDER |
-
2013
- 2013-12-17 EA EA201400602A patent/EA025476B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2204858C1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-20 | Амурский государственный университет | Robust system for controlling delayed objects |
WO2009099944A2 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Robust adaptive model predictive controller with tuning to compensate for model mismatch |
RU2379735C2 (en) * | 2008-02-19 | 2010-01-20 | АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ГОУ ВПО "АмГУ") | Robust control system |
EP2105810A2 (en) * | 2008-03-28 | 2009-09-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Apparatus and method for controlling a system |
CN102621890A (en) * | 2012-03-30 | 2012-08-01 | 中国科学院光电技术研究所 | Control method for photoelectric tracking and stabilization platform of moving carrier |
RU124407U1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | COMBINED SYSTEM OF COORDINATE-PARAMETRIC CONTROL OF NON-STATIONARY NONLINEAR OBJECT OF THE N-th ORDER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201400602A1 (en) | 2015-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102151584B1 (en) | Adaptive periodic waveform controller | |
JP6442053B2 (en) | Curve fitting circuit, analog predistorter, and radio frequency signal transmitter | |
US20130060523A1 (en) | Regulator valve fault checking method | |
KR101478450B1 (en) | Design method of variable pid gains for multivariable nonlinear systems | |
KR20120093788A (en) | Fluid control device and pressure control device | |
Carvajal-Rubio et al. | On the discretization of a class of homogeneous differentiators | |
EA025476B1 (en) | Robust control system | |
JP2018112954A (en) | Controller, method for control, and control program | |
Du et al. | An improved nonlinearity measure based on gap metric | |
DOĞRUER et al. | PID controller design for a fractional order system using bode’s ideal transfer function | |
CA2931891A1 (en) | Estimating system parameters from sensor measurements | |
RU2584925C1 (en) | Feedback system | |
JP2013161206A (en) | Feedback control device having reset windup countermeasure | |
RU2566339C2 (en) | Closed-loop control system | |
Jaszczak et al. | Temperature control algorithms for a refinishing spray booth | |
WO2018038193A1 (en) | Pressure type flow rate control device, and flow rate calculating method and flow rate control method for same | |
Bucz et al. | The Sine Wave Tuning method: Robust PID controller design in the frequency domain | |
Nguyen et al. | Discrete-time fractional order integral sliding mode control for piezoelectric actuators with improved performance based on fuzzy tuning | |
RU2570127C1 (en) | Method creating astatic systems for controlling objects with uncertain parameters based on built-in models and modal invariance | |
JP2018112858A (en) | Controller, method for control, and control program | |
Mahajan et al. | PID tuning methods for FOPTD system | |
CN114428457A (en) | Robust active disturbance rejection control method for time delay-containing system | |
RU2505847C1 (en) | Self-adjusting device for eliminating static error in automatic systems for stabilising dynamic objects | |
Ugodziński et al. | Analog PID controller with the digitally controlled parameters | |
SU798707A1 (en) | Pi-controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |