RU184987U1 - Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа - Google Patents

Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа Download PDF

Info

Publication number
RU184987U1
RU184987U1 RU2018107468U RU2018107468U RU184987U1 RU 184987 U1 RU184987 U1 RU 184987U1 RU 2018107468 U RU2018107468 U RU 2018107468U RU 2018107468 U RU2018107468 U RU 2018107468U RU 184987 U1 RU184987 U1 RU 184987U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
inputs
multipliers
multiplier
Prior art date
Application number
RU2018107468U
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Леонидович Еремин
Евгений Анатольевич Шеленок
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет"
Priority to RU2018107468U priority Critical patent/RU184987U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU184987U1 publication Critical patent/RU184987U1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к автоматическим системам и может быть использована при построении систем управления неаффинными по входу нестационарными динамическими объектами, содержащими известное запаздывание нейтрального типа. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы управления, т.е. обеспечение ее работоспособности при управлении неаффинными по входу объектами с известным запаздыванием нейтрального типа. Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа содержит объект управления, фильтр-корректор, блок задающего воздействия, эталонную модель, первый блок суммирования, второй блок суммирования, нелинейный робастный регулятор. Для визуализации результатов подключаются первый, второй, третий и четвертый осциллографы. Нелинейный робастный регулятор состоит из первого умножителя, второго умножителя, третьих умножителей, четвертых умножителей, третьего блока суммирования, четвертого блока суммирования. В структуру нелинейного робастного регулятора дополнительно вводятся блоки вычисления производной, блоки задержки, пятые умножители, шестые умножители, а также пятый блок суммирования. На фиг.1 представлена блок-схема имитатора системы управления. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к автоматическим системам и может быть использована при построении систем управления неаффинными по входу нестационарными динамическими объектами, содержащими известное запаздывание нейтрального типа.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система нелинейного робастного управления для одного класса неаффинных нестационарных динамических объектов (Еремин Е.Л. Робастный регулятор для неаффинного по управлению нестационарного объекта // Информатика и системы управления. - 2016. - №1(47). - С. 106-116, прототип), содержащая объект управления, фильтр-корректор, блок задающего воздействия, эталонную модель, первый блок суммирования, второй блок суммирования, первый осциллограф, второй осциллограф, третий осциллограф, четвертый осциллограф, нелинейный робастный регулятор, состоящий из первого умножителя, второго умножителя, третьих умножителей, четвертых умножителей, третьего блока суммирования, четвертого блока суммирования, при этом выход объекта управления подключен к входу фильтра-корректора и второму входу второго блока суммирования, первый выход фильтра-корректора соединен со вторым входом первого блока суммирования, вторые выходы фильтра-корректора подключены к соответствующим третьим входам нелинейного робастного регулятора, выход блока задающего воздействия соединен с входом эталонной модели, входом первого осциллографа, а также вторым входом нелинейного робастного регулятора, первый выход эталонной модели подключен к первому входу второго блока суммирования, выход которого подключен к входу третьего осциллографа, второй выход эталонной модели соединен с входом четвертого осциллографа, а также первым входом первого блока суммирования, выход которого подключен к первому входу нелинейного робастного регулятора, второй вход нелинейного робастного регулятора соединен с первым и вторым входом первого умножителя, выход первого умножителя подключен к первому входу второго умножителя, выход второго умножителя соединен с первым входом четвертого блока суммирования, первый вход нелинейного робастного регулятора подключен к второму входу второго умножителя, второму входу четвертого блока суммирования, а также к вторым входам четвертых умножителей, третьи входы нелинейного робастного регулятора соединены с первым и вторым входами третьих умножителей, выходы третьих умножителей связаны с первыми входами четвертых умножителей, выходы четвертых умножителей подключены к соответствующим входам третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен с третьим входом четвертого блока суммирования, выход четвертого блока суммирования (выход нелинейного робастного регулятора) подключен к входу второго осциллографа и к входу объекта управления.
Однако недостатком данной системы является потеря ее работоспособности в случае управления неаффинными динамическими объектами, содержащими известное запаздывание нейтрального типа.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей системы управления, т.е. обеспечение ее работоспособности при управлении неаффинными по входу объектами с известным запаздыванием нейтрального типа.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в систему, содержащую объект управления, фильтр-корректор, блок задающего воздействия, эталонную модель, первый блок суммирования, второй блок суммирования, первый осциллограф, второй осциллограф, третий осциллограф, четвертый осциллограф, нелинейный робастный регулятор, состоящий из первого умножителя, второго умножителя, третьих умножителей, четвертых умножителей, третьего блока суммирования, четвертого блока суммирования, в структуру нелинейного робастного регулятора дополнительно вводятся блоки вычисления производной, блоки задержки, пятые умножители, шестые умножители, а также пятый блок суммирования, при этом выход объекта управления подключен к входу фильтра-корректора и второму входу второго блока суммирования, первый выход фильтра-корректора соединен со вторым входом первого блока суммирования, вторые выходы фильтра-корректора подключены к соответствующим третьим входам нелинейного робастного регулятора, выход блока задающего воздействия соединен с входом эталонной модели, входом первого осциллографа, а также вторым входом нелинейного робастного регулятора, первый выход эталонной модели подключен к первому входу второго блока суммирования, выход которого подключен к входу третьего осциллографа, второй выход эталонной модели соединен также первым входом первого блока суммирования, выход которого подключен к входу четвертого осциллографа и к первому входу нелинейного робастного регулятора, второй вход нелинейного робастного регулятора соединен с первым и вторым входами первого умножителя, выход первого умножителя связан с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с первым входом четвертого блока суммирования, первый вход нелинейного робастного регулятора одновременно подключен к второму входу второго умножителя, второму входу четвертого блока суммирования, к вторым входам четвертых умножителей, а также к вторым входам шестых умножителей, третьи входы нелинейного робастного регулятора соединены с первым и вторым входами третьих умножителей, а также с входами блоков вычисления производной, выходы третьих умножителей связаны с первыми входами четвертых умножителей, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен с третьим входом четвертого блока суммирования, выходы блоков вычисления производной подключены к входам блоков задержки, выходы блоков задержки соединены с первыми и вторыми входами пятых умножителей, выходы пятых умножителей связаны с первыми входами шестых умножителей, выходы которых соединены с соответствующими входами пятого блока суммирования, выход пятого блока суммирования подключен к четвертому входу четвертого блока суммирования, выход четвертого блока суммирования (выход нелинейного робастного регулятора), соединен с входом второго осциллографа и входом объекта управления.
За счет введения в структуру нелинейного робастного регулятора блоков вычисления производной, блоков задержки, пятых умножителей, шестых умножителей и пятого блока суммирования обеспечивается устойчивость и работоспособность описанной системы при управлении неаффинными нестационарными объектами с известным запаздыванием нейтрального типа.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема системы управления. Система содержит: объект управления 1; фильтр-корректор 2; блок задающего воздействия 3; эталонную модель 4; первый блок суммирования 5; первый осциллограф 6; четвертый осциллограф 7; второй осциллограф 8; второй блок суммирования 9; третий осциллограф 10; первый умножитель 11; второй умножитель 12; четвертый блок суммирования 13; третьи умножители 141, …, 14n; четвертые умножители 151, …, 15n; третий блок суммирования 16; блоки вычисления производной 171, …, 17n, блоки задержки 181, …, 18n; пятые умножители 191, …, 19n; шестые умножители 201, …, 20n; пятый блок суммирования 21; y - выход объекта управления; zF - первый выход фильтра-корректора;
Figure 00000001
, …,
Figure 00000002
- вторые выходы фильтра-корректора (оценки внутренних переменных состояния объекта управления); r - задающее воздействие; yM - первый выход эталонной модели; zM - второй выход эталонной модели; v - рассогласование второго выхода эталонной модели и первого выхода фильтра-корректора и (zM-zF); u - выход нелинейного робастного регулятора (управляющее воздействие); I - первый вход нелинейного робастного регулятора; II - второй вход нелинейного робастного регулятора; III1, …, IIIn - третьи входы нелинейного робастного регулятора.
Объект управления описывается следующими уравнениями:
Figure 00000003
y(t)=x1(t), x(q)=ϑ(q), q∈[-τ; 0],
где x(t)=[x1(t), x2(t), …, xn(t)]* - n-мерный вектор переменных состояния;
А - нильпотентная (верхне-сдвиговая) матрица;
B(t)=[0, …, 0, bn(t)]*, α*(t)=[α0(t), α1(t), …, α(n-1)(t)], β*(t)=[β1(t), β2(t), …, β(n-1)(t)] - нестационарные векторы с ограниченными по величине элементами;
* - символ транспонирования;
u(t) - скалярное входное (управляющее воздействие);
ψ(t)=[0, …, 0, ψn(t)] - вектор внешних возмущений;
ϕ(t), f(u(t),x(t)) - гладкие нелинейные функции;
y(t) - скалярный выход объекта;
ϑ(q) - ограниченная начальная функция;
τ - известное запаздывание.
Эталонная модель описывается соотношениями
Figure 00000004
где xM(t) - n-мерный вектор эталонных состояний;
AM - гурвицева матрица в форме Фробениуса;
BM=[0, …, 0, bM]* - стационарный вектор;
r(t) - скалярное задающее воздействие;
yM(t) - основной выход эталона;
zM(t) - вспомогательный выход эталона;
g - заданный вектор.
Фильтр-корректор описывается следующими уравнениями:
Figure 00000005
где xF(t)=[xF1(t), xF2(t), …, xF(n-1)(t)]* - вектор переменных состояния фильтра-корректора размерности (n-1);
zF(t) - скалярный выход фильтра-корректора;
AF, DF и BF, CF - соответственно матрицы и векторы, числовые значения параметров которых выбираются исходя из специальных условий;
WF(s) - передаточная функция фильтра-корректора №
g(s) - полином степени (n-1), составленный из коэффициентов вектора g;
Т - малая постоянная времени;
s - комплексная переменная.
С помощью критерия гиперустойчивости В.М. Попова можно показать, что реализация закона управления в виде
Figure 00000006
где h1, h2k, h3k, h4 - положительные константы;
Figure 00000007
- n-мерный вектор, значения элементов которого являются оценками переменных состояния объекта (1);
v(t)=(zM(t)-zF(t)) - рассогласование вспомогательного выхода эталона (2) и выхода фильтра-корректора (3); обеспечит устойчивость и работоспособность системы управления.
Система функционирует следующим образом. Сигнал y с выхода объекта управления 1 поступает на второй вход второго блока суммирования 9 и вход фильтра-корректора 2, сигнал zF с первого выхода фильтра-корректора 2 подается на второй вход первого блока суммирования 5, сигналы
Figure 00000008
, …,
Figure 00000009
с вторых выходов фильтра-корректора 2 одновременно поступают на первые и вторые входы третьих умножителей 141, …, 14n и на входы блоков вычисления производной 171, …, 17n, сигнал r с выхода блока задающего воздействия 3 одновременно подается на вход первого осциллографа 6, на первый и второй входы первого умножителя 11 и на вход эталонной модели 4, сигнал yM с первого выхода эталонной модели 4 идет на первый вход второго блока суммирования 9, выходной сигнал которого поступает на вход третьего осциллографа 10, сигнал zM с второго выхода эталонной модели 4 подается на первый вход первого блока суммирования 5, сигнал v с выхода первого блока суммирования 5 одновременно поступает на вход четвертого осциллографа 7, на второй вход второго умножителя 12, на вторые входы четвертых умножителей 151, …, 15n, на вторые входы шестых умножителей 201, …, 20n и, с соответствующим коэффициентом, на второй вход четвертого блока суммирования 13, сигнал с выхода первого умножителя 11 с соответствующим коэффициентом идет на первый вход второго умножителя 12, сигнал с выхода которого подается на первый вход четвертого блока суммирования 13, сигналы с выходов третьих умножителей 141, …, 14n с соответствующими коэффициентами поступают на первые входы четвертых умножителей 151, …, 15n, сигналы с выходов которых идут на соответствующие входы третьего блока суммирования 16, сигнал с выхода третьего блока суммирования 16 подается на третий вход четвертого блока суммирования 13, сигналы с выходов блоков вычисления производной 171, …, 17n поступают на входы соответствующих блоков задержки 181, …, 18n, сигналы с выходов блоков задержки 181, …, 18n подаются на первые и вторые входы пятых умножителей 191, …, 19n, сигналы с выходов которых с соответствующими коэффициентами идут на первые входы шестых умножителей 201, …, 20n, сигналы с выходов шестых умножителей 201, …, 20n подаются на соответствующие входы пятого блока суммирования 21, сигнал с выхода пятого блока суммирования 21 поступает на четвертый вход четвертого блока суммирования 13, сигнал u с выхода четвертого блока суммирования 13 одновременно подается на вход второго осциллографа 8 и на вход объекта управления 1.
Технический результат заключается в обеспечении устойчивости и работоспособности системы при управлении неаффинными нестационарными объектами с известным запаздыванием нейтрального типа.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.

Claims (1)

  1. Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа, к которому могут быть подключены первый, второй, третий и четвертый осциллографы, содержащий объект управления, фильтр-корректор, блок задающего воздействия, эталонную модель, первый блок суммирования, второй блок суммирования, нелинейный робастный регулятор, состоящий из первого умножителя, второго умножителя, третьих умножителей, четвертых умножителей, третьего блока суммирования, четвертого блока суммирования, отличающийся тем, что в структуру нелинейного робастного регулятора дополнительно вводятся блоки вычисления производной, блоки задержки, пятые умножители, шестые умножители, а также пятый блок суммирования, при этом выход объекта управления подключен к входу фильтра-корректора и второму входу второго блока суммирования, первый выход фильтра-корректора соединен со вторым входом первого блока суммирования, вторые выходы фильтра-корректора подключены к соответствующим третьим входам нелинейного робастного регулятора, выход блока задающего воздействия соединен с входом эталонной модели, входом первого осциллографа, а также первым входом нелинейного робастного регулятора, первый выход эталонной модели подключен к первому входу второго блока суммирования, выход которого подключен к входу третьего осциллографа, второй выход эталонной модели соединен с первым входом первого блока суммирования, выход которого подключен к входу четвертого осциллографа и к второму входу нелинейного робастного регулятора, первый вход нелинейного робастного регулятора соединен с первым и вторым входами первого умножителя, выход первого умножителя связан с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с первым входом четвертого блока суммирования, второй вход нелинейного робастного регулятора одновременно подключен к второму входу второго умножителя, второму входу четвертого блока суммирования, к вторым входам четвертых умножителей, а также к вторым входам шестых умножителей, третьи входы нелинейного робастного регулятора соединены с первым и вторым входами третьих умножителей, а также с входами блоков вычисления производной, выходы третьих умножителей связаны с первыми входами четвертых умножителей, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего блока суммирования, выход третьего блока суммирования соединен с третьим входом четвертого блока суммирования, выходы блоков вычисления производной подключены к входам блоков задержки, выходы блоков задержки соединены с первыми и вторыми входами пятых умножителей, выходы пятых умножителей связаны с первыми входами шестых умножителей, выходы которых соединены с соответствующими входами пятого блока суммирования, выход пятого блока суммирования подключен к четвертому входу четвертого блока суммирования, выход четвертого блока суммирования (выход нелинейного робастного регулятора) соединен с входом второго осциллографа и входом объекта управления.
RU2018107468U 2018-02-28 2018-02-28 Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа RU184987U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107468U RU184987U1 (ru) 2018-02-28 2018-02-28 Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107468U RU184987U1 (ru) 2018-02-28 2018-02-28 Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU184987U1 true RU184987U1 (ru) 2018-11-15

Family

ID=64325352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107468U RU184987U1 (ru) 2018-02-28 2018-02-28 Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU184987U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243584C2 (ru) * 2003-03-24 2004-12-27 Шубладзе Александр Михайлович Способ оптимальной автоматической настройки системы управления
WO2013011123A2 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Alstom Technology Ltd Regulation method
RU125360U1 (ru) * 2012-03-05 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Имитатор автоматической системы робастного управления периодическими режимами двухзвенного робота-манипулятора
RU140872U1 (ru) * 2013-10-01 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Имитатор адаптивно-робастной системы управления нелинейными объектами периодического действия

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2243584C2 (ru) * 2003-03-24 2004-12-27 Шубладзе Александр Михайлович Способ оптимальной автоматической настройки системы управления
WO2013011123A2 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Alstom Technology Ltd Regulation method
RU125360U1 (ru) * 2012-03-05 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Имитатор автоматической системы робастного управления периодическими режимами двухзвенного робота-манипулятора
RU140872U1 (ru) * 2013-10-01 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Имитатор адаптивно-робастной системы управления нелинейными объектами периодического действия

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tavazoei et al. Unreliability of frequency-domain approximation in recognising chaos in fractional-order systems
Liu et al. Robust filtering design for stochastic system with mode-dependent output quantization
Tian et al. Stability of switched nonlinear time-delay systems with stable and unstable subsystems
CN107202979B (zh) 相干对数正态分布雷达杂波实时模拟方法及系统
CN104539263B (zh) 一种可重构低功耗数字fir滤波器
Lavanya et al. Distributed based serial regression multiple imputation for high dimensional multivariate data in multicore environment of cloud
Cooke Functional differential equations close to differential equations
RU184987U1 (ru) Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием нейтрального типа
CN103336432B (zh) 一种基于分数阶最速下降法的分数阶自适应信号处理器
RU162695U1 (ru) Имитатор комбинированной адаптивной системы управления обратным маятником
RU184245U1 (ru) Имитатор системы нелинейного робастного управления неаффинными нестационарными объектами с запаздыванием по состоянию
CN104239280A (zh) 一种快速求解电力系统节点阻抗矩阵的方法
RU2474858C1 (ru) Комбинированная адаптивная система управления для нестационарных динамических объектов с наблюдателем
CN111614078B (zh) 电力系统小干扰稳定性分析方法、装置、设备及存储介质
Sadamoto et al. Low-dimensional functional observer design for linear systems via observer reduction approach
Zaher On the discretization of continuous-time chaotic systems for digital implementations
RU170156U1 (ru) Имитатор комбинированной адаптивной системы управления структурно-параметрически неопределенными нелинейными объектами периодического действия
RU2670773C1 (ru) Способ формирования множества ансамблей p-ичных D-кодов
CN104391825A (zh) 一种基于高斯消元法快速求解电力系统节点阻抗矩阵的方法
RU62469U1 (ru) Устройство вычисления адаптивного вейвлет-преобразования
Selivanov et al. Delayed boundary control of a heat equation under discrete-time point measurements
CN104391823A (zh) 一种基于a＝ldu三角分解法求解电力系统节点阻抗矩阵的方法
RU192058U1 (ru) Имитатор комбинированный адаптивной системы управления структурно-параметрически неопределенными нелинейными объектами периодического действия с запаздыванием
RU192059U1 (ru) Имитатор адаптивно-периодической системы для нелинейных объектов с запаздыванием по состоянию в схеме управления с самонастраивающимся блоком динамической коррекции
RU2427870C1 (ru) Адаптивная система управления для динамических объектов с периодическими коэффициентами

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20181211