RU2555234C1 - Устройство управления объектом со свободным выбором поведения - Google Patents

Устройство управления объектом со свободным выбором поведения Download PDF

Info

Publication number
RU2555234C1
RU2555234C1 RU2014101142/08A RU2014101142A RU2555234C1 RU 2555234 C1 RU2555234 C1 RU 2555234C1 RU 2014101142/08 A RU2014101142/08 A RU 2014101142/08A RU 2014101142 A RU2014101142 A RU 2014101142A RU 2555234 C1 RU2555234 C1 RU 2555234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
formation
input
output
product
Prior art date
Application number
RU2014101142/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Андрашитов
Александр Сергеевич Залесков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации
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 казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2014101142/08A priority Critical patent/RU2555234C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2555234C1 publication Critical patent/RU2555234C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных системах управления объектами с терминальным управлением. Технический результат - повышение точности оценивания и снижение вычислительной сложности алгоритма управления маневрирующим объектом. Указанный технический результат достигается за счет устройства управления объектом со свободным выбором поведения, которое содержит следующие блоки: блок хранения констант; первый, второй, третий блоки формирования модуля; блок возведения числа в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки формирования произведения; первый, второй блок формирования интегрирования; блок формирования отрицательного значения числа; блок формирования производной; блок формирования деления; первый, второй блоки формирования разности; блок формирования знака числа. Указанный технический результат достигается за счет постановки задачи в форме оптимизационной и ее решение без использования инвариантного погружения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных системах управления объектами с терминальным управлением.
Известен способ контроля и управления динамической системой [1], основанный на трансформации закона распределения управляемого параметра за счет изменения настроечных параметров регулятора. Его эффективное функционирование возможно в случае правильно определенной величины энтропийного коэффициента, что является существенным недостатком.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство адаптивной системы управления [2]. Однако его использование в условиях шумов не позволяет получить требуемую точность.
Цель изобретения - повысить точность оценивания и снизить вычислительную сложность алгоритма управления маневрирующим объектом. Указанный технический результат достигается за счет устройства управления объектом со свободным выбором поведения, которое содержит следующие блоки: блок хранения констант; первый, второй, третий блоки формирования модуля; блок возведения числа в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки формирования произведения; первый, второй блоки формирования интегрирования; блок формирования отрицательного значения числа; блок формирования производной; блок формирования деления; первый, второй блоки формирования разности; блок формирования знака числа; при этом на вход блока хранения констант, который является входом устройства, поступают значения наблюдаемых величин; первый выход блока хранения констант соединен с входом первого блока формирования модуля, выход первого блока формирования модуля соединен с первым входом первого блока формирования произведения; второй выход блока хранения констант соединен с входом блока возведения числа в степень (-1), выход блока возведения числа в степень (-1) соединен со вторым входом первого блока формирования произведения; второй выход блока хранения констант соединен с входом блока формирования отрицательного значения числа, выход блока формирования отрицательного значения числа соединен с первым входом четвертого блока формирования произведения; третий выход блока хранения констант соединен с входом блока формирования производной, выход блока формирования производной соединен с входом второго блока формирования модуля, выход второго блока формирования модуля соединен с первым входом второго блока формирования произведения, выход второго блока формирования произведения соединен с первым входом блока формирования деления; выход блока формирования производной соединен со вторым входом второго блока формирования произведения; третий выход блока хранения констант соединен с первым входом третьего блока формирования произведения; четвертый выход блока хранения констант соединен со вторым входом третьего блока формирования произведения, выход третьего блока формирования произведения соединен с входом третьего блока формирования модуля, выход третьего блока формирования модуля соединен со вторым входом блока формирования деления, выход блока формирования деления соединен со вторым входом четвертого блока формирования произведения, выход четвертого блока формирования произведения соединен с первым входом второго блока формирования разности; третий выход блока хранения констант соединен с первым входом первого блока формирования разности; пятый выход блока хранения констант соединен со вторым входом первого блока формирования разности, выход блока формирования разности соединен с первым входом пятого блока формирования произведения; шестой выход блока хранения констант соединен со вторым входом пятого блока формирования произведения, выход пятого блока формирования произведения соединен со вторым входом второго блока формирования разности, выход блока формирования разности соединен с входом блока формирования знака числа, выход блока формирования знака числа соединен с третьим входом первого блока формирования произведения, выход блока формирования произведения соединен с входом первого блока формирования интегрирования, выход первого блока формирования интегрирования соединен с входом второго блока формирования интегрирования, который является выходом устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлено устройство управления объектом со свободным выбором поведения, которое содержит:
1 - блок хранения констант;
2.1 - первый блок формирования модуля;
2.2 - второй блок формирования модуля;
2.3 - третий блок формирования модуля;
3 - блок возведения числа в степень (-1);
4.1 - первый блок формирования произведения;
4.2 - второй блок формирования произведения;
4.3 - третий блок формирования произведения;
4.4 - четвертый блок формирования произведения;
4.5 - пятый блок формирования произведения;
5.1 - первый блок формирования интегрирования;
5.2 - второй блок формирования интегрирования;
6 - блок формирования отрицательного значения числа;
7 - блок формирования производной;
8 - блок формирования деления;
9.1 - первый блок формирования разности;
9.1 - второй блок формирования разности;
10 - блок формирования знака числа.
Устройство управления объектом со свободным выбором поведения работает следующим образом: на блок 1 хранения констант, который является входом устройства, поступают значения наблюдаемых величин; первый выход блока 1 хранения констант соединен с входом первого блока 2.1 формирования модуля, выход первого блока 2.1 формирования модуля соединен с первым входом первого блока 4.1 формирования произведения; второй выход блока 1 хранения констант соединен с входом блока 3 возведения числа в степень (-1), выход блока 3 возведения числа в степень (-1) соединен со вторым входом первого блока 4.1 формирования произведения; второй выход блока 1 хранения констант соединен с входом блока 6 формирования отрицательного значения числа, выход блока 6 формирования отрицательного значения числа соединен с первым входом четвертого блока 4.4 формирования произведения; третий выход блока 1 хранения констант соединен с входом блока 7 формирования производной, выход блока 7 формирования производной соединен с входом второго блока 2.2 формирования модуля, выход второго блока 2.2 формирования модуля соединен с первым входом второго блока 4.2 формирования произведения, выход второго блока 4.2 формирования произведения соединен с первым входом блока 8 формирования деления; выход блока 7 формирования производной соединен со вторым входом второго блока 4.2 формирования произведения; третий выход блока 1 хранения констант соединен с первым входом третьего блока 4.3 формирования произведения; четвертый выход блока 1 хранения констант соединен со вторым входом третьего блока 4.3 формирования произведения, выход третьего блока 4.3 формирования произведения соединен с входом третьего блока 2.3 формирования модуля, выход третьего блока 2.3 формирования модуля соединен со вторым входом блока 8 формирования деления, выход блока 8 формирования деления соединен со вторым входом четвертого блока 4.4 формирования произведения, выход четвертого блока 4.4 формирования произведения соединен с первым входом второго блока 9.2 формирования разности; третий выход блока 1 хранения констант соединен с первым входом первого блока 9.1 формирования разности; пятый выход блока 1 хранения констант соединен со вторым входом первого блока 9.1 формирования разности, выход блока 9.1 формирования разности соединен с первым входом пятого блока 4.5 формирования произведения; шестой выход блока 1 хранения констант соединен со вторым входом пятого блока 4.5 формирования произведения, выход пятого блока 4.5 формирования произведения соединен со вторым входом второго блока 9.2 формирования разности, выход блока 9.2 формирования разности соединен с входом блока 10 формирования знака числа, выход блока 10 формирования знака числа соединен с третьим входом первого блока 4.1 формирования произведения, выход блока 4.1 формирования произведения соединен с входом первого блока 5.1 формирования интегрирования, выход первого блока 5.1 формирования интегрирования соединен с входом второго блока 5.2 формирования интегрирования, который является выходом устройства.
Заявленное изобретение направлено на повышение эффективности оценивания состояния динамических систем, что весьма важно на всех этапах создания, экспериментальной обработки и эксплуатации объектов ракетно-космической, авиационной, корабельной и других видов техники.
Структура предлагаемого устройства определяется решением задачи сопровождения объекта с терминальным законом управления, основанного на использовании некоторой модели движения, которая в общем случае может быть представлена дифференциальным уравнением первого порядка
Figure 00000001
где
Figure 00000002
- вектор состояния,
Figure 00000003
- переходная функция,
Figure 00000004
- вектор управлений.
Уравнение (1) получают путем приведения к форме Коши дифференциального уравнения Лагранжа второго рода
Figure 00000005
где
Figure 00000006
- обобщенные фазовые координаты,
Figure 00000007
- кинетическая энергия системы,
Figure 00000008
- обобщенная сила, соответствующая обобщенной координате.
Уравнение (2) является выражением вариационного принципа Гамильтона-Остроградского, согласно которому выполняется равенство нулю элементарного значения [3]
Figure 00000009
интеграла действия
Figure 00000010
где
Figure 00000011
- работа обобщенных сил; а вектор управления выбирается из некоторой допустимой области измеримых и ограниченных управлений
Figure 00000012
Figure 00000013
Уравнение наблюдения имеет вид
Figure 00000014
где
Figure 00000015
- известная вектор-функция,
Figure 00000016
- вектор случайных воздействий на канал наблюдения с известной интенсивностью. В пространстве наблюдений введем целевой функционал
Figure 00000017
где Rξ∈Rn×n - диагональная весовая матрица, характеризующая интенсивность помех в канале наблюдений, т - знак транспонирования.
Имеет место следующая формулировка обратной задачи динамики: определить вектор обобщенных сил
Figure 00000018
как функцию обобщенных координат и обобщенных скоростей
Figure 00000019
и соответствующую ему траекторию
Figure 00000020
, обеспечивающие минимум целевого функционала (7) при условии (3) и ограничениях на управление (5).
Решение поставленной задачи (1)-(7) представлено в [4], которое для задачи синтеза фильтра сопровождения маневрирующей цели [5] имеет вид
Figure 00000021
где X - обобщенная сила, соответствующая Qs в (2);
R - обобщенная координата положения объекта в пространстве;
λ, β - неопределенный множитель Лагранжа;
L - кинетическая энергия.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на блок 1 хранения констант поступают значения наблюдаемых величин, значение X первого выхода блока 1 хранения констант поступает на вход первого блока 2.1 формирования модуля |X|, значение |X| выхода первого блока 2.1 формирования модуля поступает на первый вход первого блока 4.1 формирования произведения
Figure 00000022
; значение λ, второго выхода блока 1 хранения констант поступает на вход блока 3 возведения числа в степень (-1), значение λ-1 блока 3 возведения числа в степень (-1) поступает на второй вход первого блока 4.1 формирования произведения
Figure 00000023
; значение λ второго выхода блока 1 хранения констант поступает на вход блока 6 формирования отрицательного значения числа -λ, Значение -λ выхода блока 6 формирования отрицательного значения числа поступает на первый вход четвертого блока 4.4 формирования произведения
Figure 00000024
; значение R третьего выхода блока 1 хранения констант поступает на вход блока 7 формирования производной
Figure 00000025
, значение
Figure 00000025
выхода блока 7 формирования производной поступает на вход второго блока 2.2 формирования модуля
Figure 00000026
, значение
Figure 00000026
выхода второго блока 2.2 формирования модуля поступает на первый вход второго блока 4.2 формирования произведения
Figure 00000027
, значение
Figure 00000028
выхода второго блока 4.2 формирования произведения поступает на первый вход блока 8 формирования деления
Figure 00000029
; значение
Figure 00000030
выхода блока 7 формирования производной поступает на второй вход второго блока 4.2 формирования произведения
Figure 00000031
; значение R третьего выхода блока 1 хранения констант поступает на первый вход третьего блока 4.3 формирования произведения L·R; значение L четвертого выхода блока 1 хранения констант поступает на второй вход третьего блока 4.3 формирования произведения L·R, значение L·R выхода третьего блока 4.3 формирования произведения поступает на вход третьего блока 2.3 формирования модуля |L·R|, значение |L·R| выхода третьего блока 2.3 формирования модуля поступает на второй вход блока 8 формирования деления
Figure 00000032
, значение
Figure 00000033
выхода блока 8 формирования деления поступает на второй вход четвертого блока 4.4 формирования произведения
Figure 00000034
, значение
Figure 00000034
выхода четвертого блока 4.4 формирования произведения поступает на первый вход второго блока 9.2 формирования разности − λ ⋅ | R ˙ | ⋅ R ˙ | L ⋅ R | − β ⋅ ( Y − R )
Figure 00000035
 ; значение R третьего выхода блока 1 хранения констант поступает на первый вход первого блока 9.1 формирования разности (Y-R); значение Y пятого выхода блока 1 хранения констант направлено на второй вход первого блока 9.1 формирования разности (Y-R), значение (Y-R) выхода блока 9.1 формирования разности направлено на первый вход пятого блока 4.5 формирования произведения β·(Y-R); значение β шестого выхода блока 1 хранения констант направлено на второй вход пятого блока 4.5 формирования произведения β·(Y-R), значение β·(Y-R) выхода пятого блока 4.5 формирования произведения направлено на второй вход второго блока 9.2 формирования разности
Figure 00000036
, значение
Figure 00000036
выхода блока 9.2 формирования разности направлено на вход блока 10 формирования знака числа s i g n [ − λ ⋅ | R ˙ | ⋅ R ˙ | L ⋅ R | − β ⋅ ( Y − R ) ]
Figure 00000037
 , значение
Figure 00000038
выхода блока 10 формирования знака числа направлено на третий вход первого блока 4.1 формирования произведения
Figure 00000039
, значение
Figure 00000040
выхода блока 4.1 формирования произведения направлено на вход первого блока 5.1 формирования интегрирования
Figure 00000041
, значение
Figure 00000042
выхода первого блока 5.1 формирования интегрирования направлено на вход второго блока 5.2 формирования интегрирования
Figure 00000043
.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Способ контроля и управления динамической системой. Россия, заявка №2005124236/09 от 29.07.2005. RU 2296356, 2007.
2. Адаптивная система управления. Россия, заявка №4942954/09. RU 2058577, 1996.
3. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.
4. Костоглотов A.A., Костоглотов А.И., Лазаренко С.В. Объединенный принцип максимума в задачах оценки параметров движения маневрирующего летательного аппарата // Радиотехника и электроника, 2009, №4 (54). С.450-457.
5. Андрашитов Д.С., Залесков A.C. Об актуальности задачи построения модели поведения объекта со свободным выбором поведения // Международный научно-исследовательский журнал, Екатеринбург, 2013. С.98-100.

Claims (1)

  1. Устройство управления объектом со свободным выбором поведения содержит следующие блоки: блок хранения констант; первый, второй, третий блоки формирования модуля; блок возведения числа в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки формирования произведения; первый, второй блоки формирования интегрирования; блок формирования отрицательного значения числа; блок формирования производной; блок формирования деления; первый, второй блоки формирования разности; блок формирования знака числа; при этом на вход блока хранения констант, который является входом устройства, поступают значения наблюдаемых величин; первый выход блока хранения констант соединен с входом первого блока формирования модуля, выход первого блока формирования модуля соединен с первым входом первого блока формирования произведения; второй выход блока хранения констант соединен с входом блока возведения числа в степень (-1), выход блока возведения числа в степень (-1) соединен со вторым входом первого блока формирования произведения; второй выход блока хранения констант соединен с входом блока формирования отрицательного значения числа, выход блока формирования отрицательного значения числа соединен с первым входом четвертого блока формирования произведения; третий выход блока хранения констант соединен с входом блока формирования производной, выход блока формирования производной соединен с входом второго блока формирования модуля, выход второго блока формирования модуля соединен с первым входом второго блока формирования произведения, выход второго блока формирования произведения соединен с первым входом блока формирования деления; выход блока формирования производной соединен со вторым входом второго блока формирования произведения; третий выход блока хранения констант соединен с первым входом третьего блока формирования произведения; четвертый выход блока хранения констант соединен со вторым входом третьего блока формирования произведения, выход третьего блока формирования произведения соединен с входом третьего блока формирования модуля, выход третьего блока формирования модуля соединен со вторым входом блока формирования деления, выход блока формирования деления соединен со вторым входом четвертого блока формирования произведения, выход четвертого блока формирования произведения соединен с первым входом второго блока формирования разности; третий выход блока хранения констант соединен с первым входом первого блока формирования разности; пятый выход блока хранения констант соединен со вторым входом первого блока формирования разности, выход блока формирования разности соединен с первым входом пятого блока формирования произведения; шестой выход блока хранения констант соединен со вторым входом пятого блока формирования произведения, выход пятого блока формирования произведения соединен со вторым входом второго блока формирования разности, выход блока формирования разности соединен с входом блока формирования знака числа, выход блока формирования знака числа соединен с третьим входом первого блока формирования произведения, выход блока формирования произведения соединен с входом первого блока формирования интегрирования, выход первого блока формирования интегрирования соединен с входом второго блока формирования интегрирования, который является выходом устройства.
RU2014101142/08A 2014-01-16 2014-01-16 Устройство управления объектом со свободным выбором поведения RU2555234C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101142/08A RU2555234C1 (ru) 2014-01-16 2014-01-16 Устройство управления объектом со свободным выбором поведения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101142/08A RU2555234C1 (ru) 2014-01-16 2014-01-16 Устройство управления объектом со свободным выбором поведения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2555234C1 true RU2555234C1 (ru) 2015-07-10

Family

ID=53538326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101142/08A RU2555234C1 (ru) 2014-01-16 2014-01-16 Устройство управления объектом со свободным выбором поведения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555234C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613623C1 (ru) * 2015-11-23 2017-03-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство терминального управления на основе вариационных принципов
RU2697728C1 (ru) * 2018-12-19 2019-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2039371C1 (ru) * 1991-12-17 1995-07-09 Новочеркасский политехнический институт Система автоматического управления нестационарным объектом
RU2058577C1 (ru) * 1991-06-05 1996-04-20 Ирина Владимировна Куртис Адаптивная система управления
US6556980B1 (en) * 1998-08-28 2003-04-29 General Cyberation Group, Inc. Model-free adaptive control for industrial processes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058577C1 (ru) * 1991-06-05 1996-04-20 Ирина Владимировна Куртис Адаптивная система управления
RU2039371C1 (ru) * 1991-12-17 1995-07-09 Новочеркасский политехнический институт Система автоматического управления нестационарным объектом
US6556980B1 (en) * 1998-08-28 2003-04-29 General Cyberation Group, Inc. Model-free adaptive control for industrial processes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613623C1 (ru) * 2015-11-23 2017-03-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство терминального управления на основе вариационных принципов
RU2697728C1 (ru) * 2018-12-19 2019-08-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2555234C1 (ru) Устройство управления объектом со свободным выбором поведения
Abdullayev Identification of the functions of response to loading for stationary systems
Aloev et al. A discrete analogue of energy integral for a difference scheme for quasilinear hyperbolic systems
Resseguier et al. Quantifying truncation-related uncertainties in unsteady fluid dynamics reduced order models
Iquebal et al. Emulating the evolution of phase separating microstructures using low-dimensional tensor decomposition and nonlinear regression
RU2601143C1 (ru) Адаптивный экстраполятор
Ezzati et al. CAS Wavelet function method for solving Abel equations with error analysis
Leonova et al. Fast methods for vortex influence computation in meshless Lagrangian vortex methods for 2D incompressible flows simulation
Cieza et al. Frequency domain modulating functions for continuous-time identification of linear and nonlinear systems
Borowska et al. On determinant of certain pentadiagonal matrix
Coronel-Escamilla et al. Fractional observer to estimate periodical forces
Lez-Parra et al. Numerical-analytical solutions of predator-prey models
Duangpithak et al. Variational iteration method for solving nonlinear reaction-diffusion-convection problems
RU2613623C1 (ru) Устройство терминального управления на основе вариационных принципов
Zubkov et al. Neural-network simulation of diesel operation under a nonsteady load.
CN107947149B (zh) 基于Wirtinger不等式的电力系统时滞依赖鲁棒稳定判定方法
Hussain et al. Direct numerical method for solving a class of fourth-order partial differential equation
Kirillov The spectral identity for the operator with non-nuclear resolvent
CN113239608B (zh) 浮式风电结构非线性效应评估方法
Asanov et al. Estimation of directly unmeasurable external perturbations using functional observers
Russell et al. Ballistic coefficient prediction for resident space objects
Hcheichi et al. Predictive control of fractional state-space model
Larina et al. Nonlinear nonequilibrium kinetic model of the Boltzmann equation for a gas with power-law interaction
Janczak et al. Subspace identification of process dynamics for iterative learning control
Jiang et al. Robust adaptive dynamic programming: recent results and applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160117