Синтез динамических систем управления по выходным переменным на основе блочного подхода
Диссертация
В первой главе, которая носит обзорный характер, приводится описание методов теории автоматического управления, положенных в основу диссертационного исследования. В разделе 1.1 приводятся основные положения классической теории скользящих режимов, показана связь описания движения в скользящих режимах с медленными движениями в системах с глубокими обратными связями, обсуждаются вопросы… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Методы синтеза систем с разделяемыми движениями
- 1. 1. Метод разделения движений
- 1. 1. 1. Системы с разрывными управлениями
- 1. 1. 2. Системы с большими коэффициентами
- 1. 1. 3. Сингулярно возмущенные системы
- 1. 1. 4. Практические аспекты
- 1. 2. Управляемость. Блочно-канонические представления
- 1. 2. 1. Управляемость линейных систем
- 1. 2. 2. Управляемость нелинейных систем
- 1. 3. Наблюдаемость. Блочно-канонические представления
- 1. 3. 1. Наблюдаемость линейных систем
- 1. 3. 2. Наблюдаемость нелинейных систем
- 1. 4. Выводы и постановка задач
- 1. 1. Метод разделения движений
- Глава 2. Структурные свойства линейных систем в задаче слежения
- 2. 1. Описание проблемы. Постановка задач
- 2. 2. Блочная форма управляемости относительно выходных переменных линейных систем
- 2. 3. Условия разрешимости различных задач управления
- 2. 3. 1. Наблюдаемость
- 2. 3. 2. Управляемость и стабилизируемость
- 2. 3. 3. Разрешимость задачи слежения
- 2. 4. Синтез линейных систем с одним входом и одним выходом, функционирующих в условиях параметрической неопределенности
- 2. 4. 1. Постановка задач
- 2. 4. 2. Понятия относительной степени и нулей передачи
- 2. 4. 3. Совместное решение задач идентификации и наблюдения
- 2. 5. Выводы к главе 2
- Глава 3. Управление нелинейными динамическими системами относительно выходных переменных
- 3. 1. Блочно-каноническая форма управляемости нелинейных систем относительно выходных переменных
- 3. 2. Условия разрешимости задач автономного управления
- 3. 2. 1. Ограниченная задача автономного управления
- 3. 2. 2. Расширенная задача автономного управления
- 3. 3. Декомпозиционные процедуры синтеза
- 3. 3. 1. Синтез задачи стабилизации
- 3. 3. 2. Синтез задачи слежения
- 3. 3. 3. Синтез задачи слежения при неполной информации о задающих воздействиях
- 3. 3. 4. Информационное обеспечение базовых алгоритмов управления
- 3. 3. 5. Синтез динамического компенсатора
- 3. 3. 6. Пример
- 3. 4. Выводы к главе 3
- Глава 4. Управление электромеханическими системами
- 4. 1. Управление угловым положением маятника в условиях неопределенности
- 4. 1. 1. Описание объекта управления. Постановка задач
- 4. 1. 2. Обеспечение заданной точности
- 4. 1. 3. Обеспечение экспоненциальной сходимости
- 4. 2. Управление рабочим органом робота-манипулятора
- 4. 2. 1. Модель объекта управления. Постановка задач
- 4. 2. 2. Процедура приведения к БКФУВ
- 4. 2. 3. Решение задачи слежения по выходным переменным. Синтез управляющих воздействий
- 4. 2. 4. Информационное обеспечение базового алгоритма управления. Синтез наблюдателя состояния
- 4. 3. Моделирование движения двухзвенного робота-манипулятора
- 4. 3. 1. Описание модели объекта управления
- 4. 3. 2. Базовый алгоритм управления
- 4. 3. 3. Решение задачи наблюдения
- 4. 3. 4. Результаты моделирования
- 4. 4. Выводы к главе 4
- 4. 1. Управление угловым положением маятника в условиях неопределенности
Список литературы
- Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. М.: Наука, 1976.
- Андриевский Б.Р., Фрадков А. Л. Элементы математического моделирования в програмных средах MATLAB 5 и Scilab. СПб.: Наука, 2001.
- Белман Р. Введение в теорию матриц. М.: Наука, 1976.
- Брайсон А., Хо Ю Ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972.
- Васильева А.Б., Бутузов В. Ф. Аналитические методы в теории сингулярных возмущений. М.: Высшая школа, 1990.
- Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967.
- Геращенко Е.И., Геращенко С. М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. М.: 1975.
- Грауэрт Г., Либ И., Фишер В. Дифференциальное и интегральное исчисление. М.: Мир, 1971.
- Динамика управления роботами / Под ред. Е. И. Юркевича. М.: Наука, 1984.
- Ю.Дракунов С. В., Изосимов Д. Б., Лукьянов А. Г., Уткин В. А., Уткин В. И. Принцип блочного управления // АиТ. Ч. I. 1990. № 5. С. 3−13- Ч. И. 1990. № 6. С. 20−31.
- П.Емельянов С. В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Наука, 1967.
- Емельянов С.В., Коровин С. К. Новые типы обратной связи. М.: Наука, 1997.
- Заде Л., Дезоер Ч. Теория линейных систем. М.: Наука, 1970.
- Иванов В.А., и др. Математические основы теории автоматического управления. М.: Высшая школа, 1984.
- Исследования по теории многосвязных систем / Сб. под ред. Б. Н. Петрова. М.: Наука, 1982.
- Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1971.
- Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977.
- Краснова С.А., Уткин В. А. Каскадный синтез наблюдателей состояния динамических систем. М.: Наука, 2006.
- Краснова С.А. Каскадный синтез системы управления манипулятором с учетом динамики электроприводов // АиТ. 2001. № 11. С. 51−72.
- Краснова С.А., Кузнецов С. И. Оценивание на скользящих режимах неконтролируемых возмущений в нелинейных динамических системах // АиТ. 2005. № 10. С. 54−69.
- Краснова С.А., Уткин В. А, Михеев Ю.В. Каскадный синтез наблюдателей состояния нелинейных многомерных систем // АиТ. 2001. № 2. С. 4363.
- Краснощёченко В.И., Крищенко А. П. Нелинейные систмы: геометрические методы анализа и синтеза. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005.
- Крутько П.Д., Черноусько Ф. Л. Декомпозирующие алгоритмы управления движением нелинейных динамических систем // Изв. РАН. ТиСУ, 2002. № 4. С. 8−24.
- Куржанский А.Б. Управление и наблюдение в условиях неопределенности. М.: Наука, 1977.
- Лукьянов А.Г. Блочный метод синтеза нелинейных систем на скользящих режимах // АиТ. 1998. № 7. С. 14−34.
- Матюхин В.И., Пятницкий Е. С. Управление движением манипуляцион-ных роботов на принципе декомпозиции при учёте динамики приводов // АиТ. 1989. № 2. С. 67−81.
- Мееров М.В. Системы многосвязного регулирования. М.: Наука, 1965.
- Мирошник И.В., Никифоров В. А., Фрадков А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб., 2000.
- Петров Б.Н., Рутковский В. Ю., Земляков С. Д. Адаптивное координатно-параметрическое управление нестационарными объектами. М.: Наука, 1980.
- Поляк Б.Т., Щербаков П. С. Робастная устойчивость и управление. М.: Наука, 2002.
- Современная прикладная теория управления: Синергетический подход в теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000.
- Теория автоматического управления / Под ред. А. А. Воронова. М.: Высшая школа, 1986.
- Теория систем с переменной структурой / Под ред. С. В. Емельянова. М.: Наука, 1970.
- Тихонов А.Н., Васильева А. Б., Свешников А. Г. Дифференциальные уравнения. М.: МГУ, 1998.
- Уонем У. М. Линейные многомерные системы управления. Геометрический подход. М.: Наука, 1980.
- Управление в физико-технических системах / Под ред. А. Л Фрадкова. М.: Наука, 2004.
- Уткин А.В., Уткин В. А., Краснова С. А. Управление положением маятника в условиях неопределенности // Труды Института проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, Москва 2003. Том XXI. С. 59−69.
- Уткин А.В., Уткин В. А. Идентификация линейных систем: применение скользящих режимов // Труды III Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'04, РИТУ РАН, 28−30 января 2004. Москва. С. 59−69
- Уткин А.В., Краснова С. А., Твердохлебов А. С. Блочная форма управляемости относительно выходных переменных // Труды Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'06, Москва, 30 января 2 февраля 2006. ИЛУ РАН. С. 1362 -1370.
- Уткин А.В., Краснова С. А. Управление по выходу в нелинейных системах // Труды 4-ой Всероссийской научной конференции УИТ, 10−12 октября 2006. Санкт-Петербург. С 52−67.
- Уткин А.В. Автономное управление в нелинейных системах // Труды международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'07. Москва. ИПУ РАН, январь 2007 С. 640−653.
- Уткин А.В. Метод расширения пространства состояния в задаче синтеза автономного управления // АиТ. 2007. № 6. С. 81−98.
- Уткин В.А. Инвариантность и автономность в системах с разделяемыми движениями // АиТ. 2001. № 11. С. 73−94.
- Уткин В.А., Уткин В. И. Метод разделения в задачах инвариантности // АиТ. 1983. № 12. С. 39−48.
- Уткин В. И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1987.
- Уткин В.И. Принципы идентификации на скользящих режимах // ДАН СССР. 1981. Т. 257. № 3. С. 558−561.
- Фельдбаум А.А. Электрические системы автоматического регулирования. М.: Оборонгиз, 1957.
- Филиппов А.Ф. Система дифференциальных уравнений с несколькими разрывными функциями // Математические заметки. 1980. Т. 27. № 2. С.255−266.
- Фихтенгольц Г. М. Основы математического анализа (в трёх частях). М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960.
- Цыпкин яз. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.
- Черноусько Ф. JI. Оценивание фазового состояния динамических систем. М.: Наука, 1988.
- Чиликин М.Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979.
- Bestle D., Zeits М. Canonical form observer design for non-linear observers with linearizable error dynamics // Int. J. Control, 1981, V. 23, P. 419−431.
- Brunovsky P. On classification of linear control systems // Kybernetica, 1970, V. 6, P. 173−178.
- Davison E.J. The output control of linear time invariant systems with un-measurable arbitrary disturbances // IEEE Trans. 1972. AC-17. № 5. P.621−630.
- Drazenovic B. The invariance condition in variable structure systems // Auto-matica. 1969. V. 5. № 3. P. 287−295.
- Freeman R.A. and Kokotovic P.V. Backstepping design of robust controllers for s class of nonlinear systems // Preprints of 2nd IF AC Nonlinear Control Systems Design Symposium. 1992. France. P. 307−312.
- Isidori A. Nonlinear control systems. 3rd Ed. Berlin: Springer-Verlag. 1995.
- Jonson C.D. Futher study of linear regulator with disturbances satisfying a linear differential equation // IEEE Trans. 1970. Vol. AC-15. P. 222−228.
- Kalouptsidis N. Prolongations and Lyapunov functions in Control Systems // Math. Systems Theory. 1983.№ 16. P.233−249.
- Kokotovic P.V., O’Malley R.B. and Sannuti P. Singular perturbation and reduction in control theory // Automatica. 1976. № 12. P. 123−132.
- Krstic M., Kanellakopoulos I. and Kokotovic P. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley, 1995.
- Luenberger D.B. Observers of multivariable systems // IEEE Trans. 1966. Vol. AC-11. P. 190−197.
- Morse A.S., Wonham W.M. Status of Non-interacting Control // IEEE Trans. Automat. Control. 1971. Vol. AC-16. № 6. P. 568−581.
- Nicosia S., Tomei P. A global output feedback controller for flexible joint robots // Automatica. 1995. Vol. 31. № 10. P. 1465−1469.
- Nijmeijer H., A.J. van der Schaft. Nonlinear Dynamical Control Systems. Berlin: Springer. 1990.
- Proychev Ph. and Mishkov R.L. Transformation of Nonlinear Systems in Observer Canonical Form With Reduced Dependency on Derivatives of the Input//Automatica. 1993. Vol. 29. № 2. P. 49598.
- Schumacher J. M. Compensator synthesis using (C, A, B,)-pairs // IEEE Trans. Automat. Control. 1980. Vol. AC-25. P. 1133−1138.
- Slotine J.E. Sliding controller design for non-linear systems // Int. J. Control. 1984. Vol. 40, № 2. P.421−434.
- Slotine J.E., Sastry S.S. Tracking control of nonlinear systems using sliding surfaces with application to robot manipulators // Int. J. Control. 1983. Vol.38. № 2. P. 465−492.
- Stepanenko Y. and Chun-Yi Su. Variable structure control of robot manipulators with nonlinear sliding manifilds // Int. J. Control. 1993. V. 58. №. 2. P. 285−300.
- Walcott B. L., Corless M. J. and Zak S. H. Observation of dynamical systems in the presence of bounded nonlinearities/uncertainties // Proc. of 25th Conference on Decision and Control. Athens. Greece. Dec. 1986. P. 961−966.
- Won-Kee Son, Oh-Kyu Kwon. Control of nonlinear systems via feedback linearization and constrained model predictive control // Proceedings of the XIV IFAC, 1999, V. F, P. 103−108.
- Willems J. C. Almost Invariant Subspaces: An Approach to High Gain Feedback design. Almost Conditionally Invariant Subspaces // IEEE Trans. Automat. Control. Part 1: 1981. Vol. AC-26. № 1. P. 235−252- Part 2: 1982. Vol. AC-27. № 5. P. 1071−1085.
- Yuan J., Stepanenko Y. Composite adaptive control of flexible joint robots // Automatica. 1993. Vol. 29. № 3. P. 609−619.