Используем формулу обратного преобразования Лапласа:
Поменяем порядок интегрирования:
Используем формулу для :
Формула Парсеваля:
Где – энергия процесса.
Пусть n – порядок системы.
Задана система:
Требуется определить параметр k.
Решение:
Запишем передаточную функцию разомкнутой системы:
Запишем передаточную функцию замкнутой системы по ошибке:
Знаменатель есть характеристический
полином замкнутой системы.
Условие устойчивости: для
устойчивости системы требуется, чтобы все коэффициенты характеристического
полинома замкнутой системы были положительными, поэтому (необходимое
условие устойчивости).
Для условие
является
и достаточным.
Рассмотрим корневые показатели качества.
Запишем ещё раз характеристический полином замкнутой системы и вычислим его корни:
Построим годограф корней в зависимости от k:
- с ростом k растёт
частота.
, если огибающая
есть
Таким образом, достаточно просто
вычисляется, однако, его минимизация приводит к сильно колебательным системам,
что создаёт трудности на практике.
Из-за большой крутизны
кривых сильно колебательных систем значения больше,
чем у слабо колебательных систем.
«Улучшим» интегральный квадратичный показатель:
где - весовой коэффициент.
Какая функция доставляет минимум
функционалу
? Это задача вариационного
исчисления.
Выделим полный квадрат в подынтеральном выражении:
Упростим второй интеграл
(с учётом ,
в силу
устойчивости системы
):
Получили:
Пусть . Тогда
должна
быть решением уравнения
Получили
– постоянная времени.
Таким образом,
формализация требований к качеству процессов связаны с выбором постоянной
времени .
Ограничим и ускорение процесса при помощи критерия ():
Найдём - минимум функционала
.
– решение ДУ
Если дифференциальное уравнение системы представлено в форме пространства состояний
Требуется синтезировать регулятор состояния, выбрав K.
Критерий без ограничений по управлению:
где Q – положительноопределённая матрица.
Критерий с ограничениями по управлению:
где Q – положительноопределённая матрица.
Синтез
Пусть дан объект управления, находящийся под воздействием среды:
– сигналы-носители
информации, ОУ – обрабатывает информацию.
Пусть даны:
• Математическая модель ОУ (например, в виде дифференциальных уравнений).
• Модель среды.
• Требования / пожелания («модель проектировщика»).
Ограничения:
• Динамические свойства, характеристики ОУ.
• Управляющие воздействия.
• Ограничения на переменные.
Пусть задана программа . Найти
,
где
- множество допустимых
управлений.
В статическом случае или
. Если
задано
, то можно найти
, решив уравнение.
В динамическом случае , причём множество
ищется отдельно.
Пусть дан объект без самовыравнивания:
Для простоты рассмотрим линейную математическую модель. Пусть дано дифференциальное уравнение в операторной форме:
Анализ корней характеристического полинома показал, что существует неустойчивые корни или корни «левые», но с плохими показателями (например, процессы сильно колебательные). Необходимым условием изменения динамики является охват объекта обратной связью, т.е. построение замкнутой системы:
Искомое дифференциальное уравнение регулятора имеет вид:
Передаточная функция регулятора имеет вид:
Передаточная функция разомкнутой системы:
Задана система управления
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.