Статья

Название статьи СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОНОМНОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫМ МНОГОМЕРНЫМ ОБЪЕКТОМ НА ОСНОВЕ УФЖ
Автор А.Р. Гайдук, К.В. Колоколова, А.Р. Нейдорф, Е.А. Плаксиенко
Рубрика РАЗДЕЛ I. АВТОМАТИКА И УПРАВЛЕНИЕ
Месяц, год 02, 2015
Индекс УДК 681.51
DOI
Аннотация Рассматривается задача синтеза систем автономного управления многомерными морскими подвижными объектами. Целью статьи является разработка метода аналитического синтеза систем автономного управления движениями нелинейных многомерных подвижных объектов с заданной скоростью по заданной траектории. При этом предполагается, что траектория движения определяется заданными координатами текущего положения объекта и целевой точки. Система должна оперативно решать задачи определения текущего курса, угловой скорости его изменения и обеспечивать соответствующее движение подвижного объекта. Сложность решения указанных задач обусловлена многомерностью и нелинейным характером математических моделей, а также ограничениями на величины управляющих воздействий рассматриваемых объектов управления. Для преодоления этих сложностей при решении поставленных задач используется представление нелинейной модели рассматриваемых подвижных объектов в управляемой форме Жордана уравнений многомерных объектов. К этой форме приводятся уравнения многих реальных многомерных объектов с дифференцируемыми нелинейностями. При выполнении установленных в работе условий разрешимости разработанный метод позволяет получить аналитическое решение задачи синтеза системы автоматического управления. При этом качество процессов управления обеспечивается путем назначения параметров алгоритмов управления по каждой управляемой переменной. Эти алгоритмы реализуются цифровым регулятором, построенным на основе специализированного микроконтроллера, связанного с измерительными датчиками и исполнительными устройствами. Свойства синтезирован- ной системы автономного управления многомерным подвижным объектом исследуются путем численного моделирования на ПЭВМ. Разработанный метод аналитического синтеза применим и в тех случаях, когда желаемые траектории движения задаются другими способами.

Скачать в PDF

Ключевые слова Объект управления; нелинейность; многомерность; управляемая форма Жордана; траектория; метод аналитического синтеза; микроконтроллер.
Библиографический список 1. Лукомский Ю.А., Чугунов В.С. Системы управления морскими подвижными объектами. – Л.: Судостроение, 1988. – 272 с.
2. Справочник по теории корабля / Под ред. Я.И. Войткунского. – Л.: Судостроение, 1996.
3. Управление подвижными объектами. Библиографический указатель. В 3-х вып. Вып. 3. Морские объекты. – М.: ИПУ РАН, 2011.
4. Вагущенко Л.Л., Цымбал Н.Н. Системы автоматического управления движением судна. – 3-е изд., переработан. и дополн. – Одесса: Фенікс, 2007.
5. Бурдун И.Е. Модель самоорганизации движения К. Рейнольдса и вопросы «стайного» применения высокоманевренных высокоавтономных беспилотных ЛА // Материалы XVI Школы-семинара ЦАГИ «Аэродинамика летательных аппаратов», 3-4 марта 2005. – Жуковский: ЦАГИ, 2005. – С. 28-29.
6. Нейдорф Р.А. Динамическая самоорганизация в дискретно-непрерывных системах управления технологическими процессами. Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях // Материалы Международной научной конференции,
21-26 сентября. Ч. 1. – Комсомольск-на-Амуре, 1998. – С. 37-46.
7. Marino R., Tomei P. Adaptive regulation of uncertain linear minimum phase systems with unknown exosystems // Proc. IEEE 45th Conf. Decision Control. – San Diego. 2006. – P. 1099-1104.
8. Fradkov А.L., Hill D.J. Exponential feedback passivity and stabilizability of nonlinear systems // Automatica. – 1998. – No. 6. – P. 6977-703.
9. Гайдук А.Р., Плаксиенко Е.А. Астатическое управление нелинейными объектами // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. – № 3 (128). – С. 151-160.
10. Нейдорф Р.А. Каскадный синтез динамического эталона эпсилон-оптимальной по быстродействию системы // Материалы 5 Всероссийской научно-практической Конференции
«Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. – T. 1. – С. 151-158.
11. Пшихопов В.Х., Гуренко Б.В. Разработка и исследование математической модели автономного надводного мини-корабля «Нептун» // Инженерный вестник Дона. – 2013. – № 4. – С. 23-28. – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/1918.
12. Гайдук А.Р., Плаксиенко Е.А. Синтез автономных и связных многомерных систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2012. – № 1. – С. 13-20.
13. Wonham W.M. Linear multivariable systems: a geometric approach. – 2rd ed. Springer-Verlag, New York, 1978.
14. Воевода А.А. Стабилизация двухмассовой системы: полиномиальный метод синтеза // Научный вестник НГУ. – 2009. – № 4 (58). – С. 121-124.
15. Gaiduk A.R., Plaksienko E.A., Besklubova K.V. Multivariable dynamic system control under condition of autonomy and coherence. Dynamical systems. Theory. Proc.12-th Conference on Dynamical systems – theory and application. December 2-5, 2013, Łуdź, Poland. – P. 195-204.
16. Khalil N.K. Robust servomechanism output feedback controllers for linearizable systems // Automatica. – 1994. – Vol. 30, No 10. – С. 57-69.
17. Гайдук А.Р. Теория и методы аналитического синтеза систем автоматического управления (полиномиальный подход). – М.: Физматлит, 2012.
18. Гайдук А.Р., Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю, Плаксиенко Е.А., Шаповалов И.О. Управляемая форма Жордана и синтез нелинейных систем управления // XII ВСПУ-2014. Москва, 16-19
июня 2014 г.: Труды. [Эл. ресурс]. – М.: ИПУ РАН, 2014. – С. 521-531.
19. Гайдук А.Р., Плаксиенко Е.А. Синтез нелинейных оптимальных систем на основе управляемой формы Жордана. Системный анализ, управление и обработка информации // Труды 5-го Международного семинара (п. Дивноморское, 1.10 – 6.10.2014 г.) / Под общ. ред. Р.А. Нейдорфа. Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2014. – С. 209-215.
20. Gaiduk A.R. Astatic Control Design for Nonlinear Plants on Base of JCF // Trans-action on Electrical and Electronic Circuits and Systems. – 2013. – Vol. 3, Nо 2. – P. 80-84.
21. Гайдук А.Р., Беляев В.Е., Пьявченко Т.А. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB. – CПб.: ЛАНЬ, 2011. – 464 c.

Comments are closed.