Системы прямого адаптивного управления: Учебное пособие по курсу “Адаптивные системы управления”

Министерство образования и науки  Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Cистемы прямого адаптивного управления

Учебное пособие по курсу “Адаптивные системы управления”

для студентов специальности 210100 - "Управление и информатика в технических системах"

(Текст пособия дополняется и отредактируется)

Новосибирск - 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение

1. Основные понятия и определения

1.1  Классификация адаптивных систем

1.2  Блок-схемы беспоисковых систем

1.3  Понятие модели в адаптивных системах

1.4  Априорная и текущая информация

1.5 Виды и источники неопределённостей

1.5.1 Источники неопределённостей

1.5.2 Виды неопределённостей

1.6 Виды возмущений

2. ЗАДАЧА СИНТЕЗА  НЕПРЕРЫВНЫХ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ

2.1 Постановка задачи адаптивного управления

2.2 Этапы синтеза адаптивной системы

2.3 Целевые критерии

3. Методы синтеза систем ПРЯМОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Метод большого коэффициента

3.2 Синтез адаптивных систем  градиентным методом

3.2.1. Постановка задачи

3.2.2. Синтез адаптивного регулятора

3.3 Синтез адаптивных систем по схеме скоростного градиента

3.3.1 Общая характеристика схемы скоростного градиента

3.3.2 АСГ в системах с явной реализацией эталонной модели

3.4 Синтез адаптивных систем методом функций Ляпунова

3.4.1. Синтез основного контура

3.4.2. Синтез контура адаптации

4. СИНТЕЗ СИСТЕМ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ВЕКТОРА СКОРОСТИ

4.1 Расчет и анализ свойств многоканальной адаптивной системы

Описание задачи

Определение структуры адаптивного регулятора

Сходимость  процессов к желаемой траектории

4.2 Расчет одноканальной адаптивной системы

4.2.1 Модификации математической модели объекта управления

 4.2.2 Синтез адаптивной системы полного порядка

4.2.3 Синтез адаптивной системы пониженного порядка

4.2.4  Расчет параметров блока желаемой динамики

4.2.5  Расчет параметров фильтра оценки производных

4.2.6  Определение коэффициента передачи адаптора в системе с одним контуром настройки

4.2.7  Определение параметров адаптора в системе с двумя контурами настройки

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Теория адаптивных систем возникла в связи с необходимостью решения широкого класса прикладных задач, для которых неприемлемы традиционные методы. Качество традиционных методов управления тем выше, чем больше априорной информации о самом объекте и условиях его функционирования. Но на практике достаточно трудно обеспечить точное математическое описание объекта управления. Кроме того характеристики объекта в процессе функционирования могут существенно изменяться. В этих условиях традиционные методы часто оказываются неприемлемыми или дают плохие результаты.

Потому возникла необходимость в построении управляющих систем, не требующих полной априорной информации об объекте и условиях его функционирования. Подобные задачи возникают при создании высокоточных систем наведения, бортовых систем управления  и навигации в летательных аппаратах, систем управления многими механическими устройствами (роботами, манипуляторами) и т.д.

Эффект приспособления к условиям функционирования в адаптивных системах обеспечивается за счёт накопления и обработки информации о поведении объекта в процессе его работы. Это позволяет снизить влияние неопределённости на качество управления, компенсируя недостаток априорной информации на этапе проектирования.

Принято считать, что первые адаптивные системы появились в конце второй мировой войны. Немцы применяли программное изменение коэффициентов усиления в системах управления ракет «Фау-2», «Вассер Фаль». Затем коэффициенты усиления в системах управления летательными аппаратами стали изменяться в функции от скорости напора, который измерялся в полёте с помощью специальных датчиков. Это была адаптация по разомкнутому циклу, хотя в это время этого термина ещё не было. Первый обзор адаптивных систем управления появился в 1958 г., его авторы Aseltine I.A., Mancinia A.R., Sarture C.W.

          В пятидесятых годах в связи с появлением новых типов летательных аппаратов теория адаптивного управления пережила этап бурного развития. По существу это было её настоящим рождением. У истоков развития советской школы адаптивного управления стояли известные учёные в области систем автоматического управления: Фельдбаум А.А., Солодовников В.В., Красовский А.А.; 60-е годы – Цыпкин Я.З., Петров Б.Н., Емельянов Е.Н.; 70-80 годы – Деревицкий Д.П., Фрадков А.А., Земляков С.Д., Рутковский, Борцов Ю.А., Тимофеев А.Б. и др.

          В течение 50-летнего периода развития современной теории управления число научных теоретических статей и монографий по адаптивному управлению превысило десять тысяч (это приблизительные данные). Однако практические результаты намного скромнее и ограничиваются небольшим числом серийно выпускаемых адаптивных контроллеров некоторыми ведущими мировыми фирмами: Fisher Control, Foxboro (США), Eurotherm, TCS (Великобритания), Coreci, Sereg (Франция), Autolog (Финляндия) и т.д. Комплексы фирмы Foxboro «Intelligent Automation Series» (I/A Series) включают в свой состав одноканальные адаптивные ПИД-регуляторы серий 760, 761 и многоканальные типа Microspec. Программные средства адаптивных регуляторов входят в состав российской системы ТРЕЙС МОУД (TRACE MODE), предназначенной для распределенных АСУТП широкого профиля.