Введение к работе
Актуальность темы. При разработке методов синтеза регуляторов центральной задачей помимо устойчивости, является задача обеспечения качества переходных процессов. Качество переходных процессов в линейных системах определяется в основном корнями характеристического уравнения объекта управления. При расчете замкнутых систем управления, коэффициенты регуляторов сложным образом входят в соотношения корней, из-за чего при синтезе регуляторов возникают определенные трудности как вычислительного, так и аналитического' характера. Например, в методах модального управления не учитывается влияние нулей системы, в методе АКОР возникает проблема выбора элементов весовых матриц, входящих "в заданные функционалы, и поэтому задачу АКОР приходится решать многократно, пока не добьются нужных процессов путем изменения весовых коэффициентов ..'Кроме того, существующие методы не учитывают конкретные структуры объектов управления. Причем предполагается, что рассмотренные объекты полностью управляемы по критерию Р.Калмана, а вопрос управляемости по заданным процессам в полной мере не рассматривается. Поэтому считается весьма важным разработка метода синтеза регуляторов, обеспечивающих желаемые переходные процессы. Учитывая вышеизложенные трудности, в диссертационной работе делается попытка разработки токового метода, задавая переходные процессы в виде решений дифференциальных уравнений характеризующих объект управления. При этом ставится задача рассмотрения вопроса управляемости по заданным процессам.
Цель и задачи работы. Целью работы является разработка метода синтеза регуляторов по заданным переходным процессам для типовых структур объектов управления. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач, включая теоретические исследования и проведение экспериментов на ЭВМ по огенке эффективности полученных результатов. Конкретными задачами решаемыми в диссертационной работе являются:
-
Получение критерия управляемости по заданным процессам для объектов типовых структур (последовательного, параллельного и смеяанного соединения звеньев).
-
Разработка метода синтеза регуляторов по заданным пе-
реходным процессам для объектов типовых структур при скалярном и і векторном управлении.
-
Разработка методики синтеза грубых систем управления при минимальной сложности.
-
Расчет систем управления частотой вращения ротора тур-бопитательного насоса.
Научная новизна данной работы.
I..Решается вопрос управляемости по заданным процессам в общем случае при произвольных размерах матрицы управления, в результате чего получены критерии управляемости для объектов типовых структур (последовательного, параллельного и смепанно-го соединения звеньев). Эти критерии являются более сильными чем критерии управляемости по Р.Калмаиуі которые в данной ситуации являются необходимыми но не достаточными.
2. В отличие от метода модального управления предложенный метод синтеза систем управления по заданным переходным процессам учитывает не только полюсы системы, но и ее нули, что дает возможность учесть начальные условия в желаемых переходных процессах.
В отличие от метода АКОР й методов обратной'задачи динамики (в'векторном случае), вопрос синтеза'систем управления по заданным переходным процессам решается не прибегая к использованию функционалов или невязок, что означает устранение проблемы выбора весовых элементов, а также значительное упрощение процедур получения коэффициентов обратных связей для различных структур объектов управления.
. 3. Предложен способ понижения чувствительности процессов к структурно-параметрическим изменениям при параллельном соединении звеньев.
Разработана методика синтеза систем управления с малой чувствительностью при минимальной сложности.
Методы исследования. При проведении исследований и разработок в диссертационной работе использовались: теория автоматического управления, теория линейных дифференциальных уравнений, теория матриц, методы вычислительной математики, а также методы численного интегрирования дифференциальных уравнений на ЭВМ.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем. Общие математические условия управляемости по за-
данным процессам конкретизированы для типовых структур объектов управления. Благодаря этоыу создана база для разработки методов и алгоритмов автоматизированного проектирования систем управления. Предложенная методика синтеза регуляторов сводится к решении системы линейных или нелинейных алгебраических уравнений, что позволяет использовать стандартные программные средства.
Разработанные в диссертации методы и алгоритмы предлагает* ся использовать в учебном процессе кафедры Автоматики и процессов управления СПГЭТУ, а также в университетах Сирийской Арабской Республики.
Апробация работы. Основные положения-диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных и технических конфе-ренциях СПГЭТУ в .1990 - 1992-гг.
Публикация. По теме диссертации опубликованы две печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами,'заключения и трех приложений. Основная часть работы изложена на 145 страницах машинописного текста, Работа содержит 38 рисунков, список литературы включает 69 наименований .
