RU2697728C1 - Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности - Google Patents

Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности Download PDF

Info

Publication number
RU2697728C1
RU2697728C1 RU2018145069A RU2018145069A RU2697728C1 RU 2697728 C1 RU2697728 C1 RU 2697728C1 RU 2018145069 A RU2018145069 A RU 2018145069A RU 2018145069 A RU2018145069 A RU 2018145069A RU 2697728 C1 RU2697728 C1 RU 2697728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
unit
formation
product
Prior art date
Application number
RU2018145069A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Андрашитов
Андрей Александрович Костоглотов
Сергей Валерьевич Лазаренко
Игорь Владимирович Пугачев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2018145069A priority Critical patent/RU2697728C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2697728C1 publication Critical patent/RU2697728C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06G—ANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/122—Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for optimisation, e.g. least square fitting, linear programming, critical path analysis, gradient method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области цифровых систем управления и может быть использовано для решения задач быстродействия в автоматизированных системах, например в радиотехнике в системах фазовой автоподстройки частоты. Техническим результатом является увеличение быстродействия и числа режимов функционирования автоматизированных систем. Устройство содержит блок хранения констант, блок формирования разности, два блока формирования модуля, пять блоков формирования произведения, блок формирования производной, два блока формирования суммы и блок формирования отношения. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области цифровых систем управления и может быть использовано для решения задач быстродействия в автоматизированных системах при структурной неопределенности, которая проявляется в изменении математической модели объекта управления в процессе его функционирования. Ключевая гипотеза, позволяющая решить такую задачу, состоит в том, что динамика объекта удовлетворяет вариационному принципу Гамильтона – Остроградского. Это позволяет использовать условия максимума функции обобщенной мощности для построения устройства управления.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума (см. патент RU № 2646373, опубл. 02.03.2018 г.), содержащее блок хранения констант, блок формирования функции tan, блок линии задержки, два блока разности, два блока формирования модуля, блок суммы, четыре блока формирования произведения и блок отношения.
Недостатком устройства является отсутствие возможности изменения терминального состояния, а также относительно низкое быстродействие, что связано с аппроксимацией релейного режима тригонометрической функцией тангенс.
Техническим результатом является увеличение быстродействия и числа режимов функционирования устройства.
Технический результат достигается за счет того, что устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности содержит блок хранения констант, первый выход которого соединен с первым входом блока формирования разности, выход которого соединен с первым входом второго блока формирования суммы и первым входом второго блока формирования произведения, выход которого соединен с вторым входом второго блока формирования модуля, выход которого соединен с первым входом третьего блока формирования произведения, второй выход блока хранения констант соединен с первым входом первого блока формирования произведения, выход которого соединен с первым входом первого блока формирования суммы, выход которого соединен с вторым входом блока формирования отношения, третий выход блока хранения констант соединен с вторым входом первого блока формирования суммы, четвертый выход блока хранения констант соединен с вторым входом четвертого блока формирования произведения, пятый выход блока хранения констант соединен с вторым входом пятого блока формирования произведения, выход первого блока формирования модуля соединен с вторым входом первого блока формирования произведения, причем вход устройства соединён со вторым входом блока формирования разности, входом первого блока формирования модуля и входом блока формирования производной, выход которого соединен с вторым входом второго блока формирования произведения и вторым входом третьего блока формирования произведения, выход которого соединен с первым входом блока формирования отношения, выход которого соединен с первым входом четвертого блока формирования произведения, выход которого соединен с вторым входом второго блока формирования суммы, выход которого соединен с первым входом пятого блока формирования произведения, выход которого является выходом устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления автоматическими системами при структурной неопределенности.
На Фиг.2 представлен фазовый портрет динамической системы второго порядка.
На Фиг.3 представлена динамика состояния объекта управления.
Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности содержит блок хранения констант 1; блок формирования разности 2; первый и второй блоки формирования модуля 3, 8; пять блоков формирования произведения 4, 6, 9, 12, 13; блок формирования производной 5; первый и второй блоки формирования суммы 7, 11 и блок формирования отношения 10.
Работа устройства поясняется выражением:
Figure 00000001
 (1)
где
Figure 00000002
 – текущее состояние,
Figure 00000003
 – текущая скорость, С – заданное терминальное состояние, λ–1 – неопределенный множитель Лагранжа, L – константа, зависящая от формы линии переключения, ε – константа, определяющая сдвиг линии переключения.
Устройство работает следующим образом: В момент времени
Figure 00000004
 значение
Figure 00000002
 подаётся на второй вход блока 2 формирования разности, на вход блока 3 формирования модуля и на вход блока 5 формирования производной, с выхода которого значение
Figure 00000003
 поступает на второй вход второго блока 6 формирования произведения и на второй вход третьего блока 9 формирования произведения, с выхода которого значение
Figure 00000005
 поступает на первый вход блока 10 формирования отношения, с выхода которого значение
Figure 00000006
 поступает на первый вход четвертого блока 12 формирования произведения, с выхода которого значение
Figure 00000007
 поступает на второй вход второго блока 11 формирования суммы, с выхода которого значение
Figure 00000008
 поступает на первый вход пятого блока 13 формирования произведения, с выход которого значение
Figure 00000009
 поступает на выход устройства. С первого выхода блока 1 хранения констант значение
Figure 00000010
 поступает на первый вход блока 2 формирования разности, с выхода которого значение
Figure 00000011
 поступает на первый вход второго блока 11 формирования разности и первый вход второго блока 6 формирования произведения, с выхода которого значение
Figure 00000012
 поступает на вход второго блока 8 формирования модуля, с выхода которого значение
Figure 00000013
 поступает на первый вход третьего блока 9 формирования произведения, а со второго выхода блока 1 хранения констант значение L поступает на первый вход первого блока 4 формирования произведения, c выхода которого значение
Figure 00000014
 поступает на первый вход первого блока 7 формирования суммы, c выхода которого значение
Figure 00000015
 поступает на второй вход блока 10 формирования отношений, с третьего выхода блока 1 хранения констант значение
Figure 00000016
 поступает на второй вход первого блока 7 формирования суммы, с четвертого выхода блока 1 хранения констант значение -1 поступает на второй вход четвертого блока 12 формирования произведения, с пятого выхода блока 1 хранения констант значение
Figure 00000017
 поступает на второй вход пятого блока 13 формирования произведения, с выхода первого блока 3 формирования модуля значение
Figure 00000018
 поступает на второй вход первого блока 4 формирования произведения.
Пример. Рассмотрим динамическую систему второго порядка
Figure 00000019
 (2)
и необходимо поставить задачу синтеза управления, обеспечивающего минимум функционала
Figure 00000020
. (3)
Оценка эффективности (1) произведена на основе сравнения с прототипом, функционирование которого задано выражением [1,2]:
Figure 00000021
(4)
Результаты математического моделирования приведены на фигурах 2, 3. Их анализ показывает, что в отличие от прототипа предлагаемое устройство обеспечивает большее быстродействие, а также позволяет выбрать терминальное состояние с нулевой скоростью. Непосредственное использование (4) не позволяет решить задачу (2), (3).
Результаты, приведенные в примере, позволяют сделать заключение о достижении заявленного технического результата.
Литература
1. Костоглотов А.А., Лазаренко С.В. Синтез адаптивных систем сопровождения на основе гипотезы о стационарности гамильтониана гиперповерхности переключения // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62. № 2. С. 121-125.
2. Костоглотов А.А., Лященко З.В., Лазаренко С.В., Дерябкин И.В., Манаенкова О.Н. Синтез адаптивных многорежимных регуляторов на основе комбинированного управления объединенного принципа максимума // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2016. № 3. С. 124-132.

Claims (1)

  1. Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности, содержащее блок хранения констант, первый выход которого соединен с первым входом блока формирования разности, выход которого соединен с первым входом второго блока формирования суммы и первым входом второго блока формирования произведения, выход которого соединен со вторым входом второго блока формирования модуля, выход которого соединен с первым входом третьего блока формирования произведения, второй выход блока хранения констант соединен с первым входом первого блока формирования произведения, выход которого соединен с первым входом первого блока формирования суммы, выход которого соединен со вторым входом блока формирования отношения, третий выход блока хранения констант соединен со вторым входом первого блока формирования суммы, четвертый выход блока хранения констант соединен со вторым входом четвертого блока формирования произведения, пятый выход блока хранения констант соединен со вторым входом пятого блока формирования произведения, выход первого блока формирования модуля соединен со вторым входом первого блока формирования произведения, причем вход устройства соединён со вторым входом блока формирования разности, входом первого блока формирования модуля и входом блока формирования производной, выход которого соединен со вторым входом второго блока формирования произведения и вторым входом третьего блока формирования произведения, выход которого соединен с первым входом блока формирования отношения, выход которого соединен с первым входом четвертого блока формирования произведения, выход которого соединен со вторым входом второго блока формирования суммы, выход которого соединен с первым входом пятого блока формирования произведения, выход которого является выходом устройства.
RU2018145069A 2018-12-19 2018-12-19 Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности RU2697728C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145069A RU2697728C1 (ru) 2018-12-19 2018-12-19 Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145069A RU2697728C1 (ru) 2018-12-19 2018-12-19 Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697728C1 true RU2697728C1 (ru) 2019-08-19

Family

ID=67640623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145069A RU2697728C1 (ru) 2018-12-19 2018-12-19 Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697728C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251124A (en) * 1991-04-30 1993-10-05 Omron Corporation Fuzzy controller apparatus and method for steady state control
US20100100217A1 (en) * 2005-08-12 2010-04-22 Sumco Techxiv Corporation Control System and Method for Controlled Object in Time Variant System With Dead Time, Such As Single Crystal Production Device by Czochralski Method
RU2555234C1 (ru) * 2014-01-16 2015-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Устройство управления объектом со свободным выбором поведения
US9098078B2 (en) * 2011-06-02 2015-08-04 China University Of Petroleum Control algorithm based on modeling a controlled object
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
RU2646373C1 (ru) * 2016-12-20 2018-03-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5251124A (en) * 1991-04-30 1993-10-05 Omron Corporation Fuzzy controller apparatus and method for steady state control
US20100100217A1 (en) * 2005-08-12 2010-04-22 Sumco Techxiv Corporation Control System and Method for Controlled Object in Time Variant System With Dead Time, Such As Single Crystal Production Device by Czochralski Method
US9098078B2 (en) * 2011-06-02 2015-08-04 China University Of Petroleum Control algorithm based on modeling a controlled object
RU2555234C1 (ru) * 2014-01-16 2015-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Устройство управления объектом со свободным выбором поведения
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
RU2646373C1 (ru) * 2016-12-20 2018-03-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2697728C1 (ru) Устройство управления автоматическими системами при структурной неопределенности
Lucia et al. Improved design of nonlinear model predictive controllers
Karafyllis et al. Stability analysis of nonlinear inviscid microscopic and macroscopic traffic flow models of bidirectional cruise-controlled vehicles
Kumbasar et al. A gradient descent based online tuning mechanism for pi type single input interval type-2 fuzzy logic controllers
Lee et al. Design of an alpha-beta filter by combining fuzzy logic with evolutionary methods
RU2664004C1 (ru) Преобразователь унарного сигнала в парафазный сигнал с нулевым спейсером
RU2646373C1 (ru) Устройство адаптивного регулирования на основе объединённого принципа максимума
RU2580798C1 (ru) Логический преобразователь
RU2613623C1 (ru) Устройство терминального управления на основе вариационных принципов
Hikawa Improved winner-take-all circuit for neural network based on frequency-modulated signals
Швець et al. New ways of transition to deterministic chaos in nonideal oscillating systems
RU2713726C1 (ru) Многорежимное устройство синхронизации с адаптацией
Zheng et al. Exponential stability and asynchronous stabilization of nonlinear impulsive switched systems via switching fuzzy Lyapunov function approach
Husain et al. On multiobjective nonlinear programming with support functions
RU2810551C1 (ru) Устройство синхронизации с нечетким контроллером
Ruelle A theory of hydrodynamic turbulence based on non-equilibrium statistical mechanics
Wang et al. Sampled tracking for delayed systems using piecewise functioning controller
RU2626437C1 (ru) Устройство формирования программных сигналов управления
Andrievsky et al. Control and observation via communication channels with limited bandwidth
RU2580099C2 (ru) Устройство для определения значения характеристик готовности изделия к применению
RU2609744C1 (ru) Логический процессор
Aleksandrov et al. On the asymptotic stability of solutions of hybrid multivariable systems
Dimirovski et al. Novel characterizations for switched nonlinear systems with average dwell time: further findings
Zou et al. Extended lyapunov stability theorem and its applications in control system with constrained input
Akimova et al. Analytical solution of Stokes’ second problem on the behavior of rarefied gas over an oscillating surface