WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Кинематические параметры

вертикальной плоскости

Во второй главе «Синтез локальной системы управления движением скоростных судов» рассматриваются методы синтеза локальной системы стабилизации. Предложен алгоритм синтеза на основе решения непрямой квадратичной задачи.

Система стабилизации скоростных судов относятся к классу многомерных систем, при синтезе которых используется аппарат оптимального или модального управления.

Преимущество первого подхода заключает в оптимальности управления, однако, неопределенность динамических характеристик синтезируемой системы, а также сложность при выборе весовых коэффициентов делает его малоэффективным для синтеза системы стабилизации скоростных судов, которые в силу особенности своей динамики имеют малый запас устойчивости и требуют плавного, гладкого, бесколебательного переходного процесса. Кроме того, система стабилизации должна ответить ряду других условий, которым можно удовлетворить надлежащим выбором собственных частот замкнутой системы.

Известные автором работы алгоритмы модального управления позволяют устранить неопределенность динамических характеристик синтезируемой системы, однако, они присущие те или иные недостатки, заключающие либо в негарантированности оптимального управления, сложности при выборе параметров, невозможности распределения нагрузки между управляющими воздействиями, или невозможности реализации произвольного расположения частот системы. В работе предлагается следующая постановка задачи синтеза линейных регуляторов по заданным собственным частотам, позволяющая устранить перечисленные недостатки.

Непрямая квадратичная задача

Известно, что для динамического объекта

динамика оптимальной системы со среднеквадратичным критерием описывается сопряженной системой дифференциальных уравнений - порядка вида

где - матрицы постоянных коэффициентов линейной модели управляемого объекта.

Данная система имеет характеристический полином, определяющийся по формуле

(1)

где, - матрица параметров сопряженной системы и

- корни с отрицательной вещественной частью, - симметричны относительно начала комплексной плоскости.

Выражение (1) устанавливает связь между параметрами управляемого объекта, а также матриц весовых коэффициентов ис собственными частотами замкнутой системы, на его основе предполагается алгоритм непрямой квадратичной задачи.

задаются собственные частоты замкнутой системы

назначается положительно определенная матрица с учетом распределения нагрузки между управляющими воздействиями.

на основании выражения (1) составляем систему из алгебраических уравнений с неизвестными - весовыми коэффициентами. Данная система является нелинейной из-за взаимного произведения весовых коэффициентов, что в общем случае то же приводит к множественности решения.

поставляем найденные весовые коэффициенты в уравнение Риккати

находим требуемый регулятор по известной формуле:

управляющее воздействие находится по формуле:

Регулятор, синтезированный описанным алгоритмом, обеспечивает

заданный характер переходного процесса

простоту распределения нагрузки между управляющими воздействиями и позволяет

определиться с оптимальностью процессов управления

Таблица 2.Результаты синтеза системы стабилизации СПК

Выб.частоты

-39

-16

-0.7

-0.37

1

1

1

0.947e-2

0.2518

-0.2337e-1

-0.1039e-1

Расч.частоты

-39

-16

-0.7

-0.37

G

-0.0295

0.0510

-1.1122

-0.0454

0.0130

0.0010

0.4597

0.0192

2

-0.1753e-1

2.3627

-40.0070

3.9749

Расч.частоты

-39

-16

-0.7

-0.37

G

-0.059

1.3797

-3.9443

-1.8630

-0.1453

-0.5124

-4.9184

0.7784

3

-2.1485

168.984

-1.2650

-0.8559e-2

Расч.частоты

-39

-16

-0.7

-0.37

G

0.81

5.1032

-0.4672

-0.0189

-0.4116

6.6102

0.1686

0.0736

4

0.4565

-34.7027

661.1448

-0.9882e-2

Расч.частоты

-39

-16

-0.7

-0.37

G

-0.6236

-2.8058

-21.7767

0.0301

0.2309

-4.8098

13.2798

0.0821

Таблица 3.Результаты синтеза системы стабилизации СВП

1 1

Выб.соб.частоты

-0.25

-0.25

-0.25

-0.25

-0.25

1

0.9697

-1.5480

1.4319

0.1738e-4

0.2238e-6

G

1.0253

-2.0138

2.0918

-0.0058

-0.0003

0.6963

-0.6343

0.7953

-0.0073

-0.0004

Рас.соб.частоты

-0.2503+

0.0002j

-0.2503-0.0002j

-0.2499+

0.0004j

-0.2499-0.0004j

-0.2496

2

0.9608

-0.5719

0.4530

0.1741e-4

0.2241e-6

G

0.9625

-1.4979

1.5528

-0.0060

-0.0003

0.7407

-1.0529

1.1843

-0.0072

-0.0004

Рас.соб.частоты

-0.2502

-0.2500+

0.0002j

-0.2500-0.0002j

-0.2499+

0.0001j

-0.2499-0.0001j

Результат синтеза систем наглядно показывает эффективность предложенного алгоритма, синтезированные системы имеют желаемые полюса, переходные процессы получились плавными.

a b

Рисунок 2. Изменения координат центра масс скоростных судов

a. Судно на подводных крыльях (движение в вертикальной плоскости)

b. Судно на воздушной подушке (движение в горизонтальной плоскости)

В третьей главе «Противоаварийное управление скоростными судами» рассматривается алгоритм управления движением скоростных судов в аварийных ситуациях с использованием нейронных сетей. Разработана структура двухуровневой системы управления их движением. Исследуется взаимовоздействие противоаварийной системы с локальными системами.

Проблема возникновения аварийных ситуаций непосредственно связана с проблемой устойчивости рассматриваемых объектов. Контролируемое прямолинейное движение, развороты, циркуляции и другие виды глубокого маневрирования возможны только в том случае, если объект (а в автоматическом управлении - система управления в целом) обладает достаточным запасом устойчивости. Нарушение устойчивости ведет к неконтролируемому движению, самопроизвольным разворотам, опрокидыванию и другим аварийным ситуациям.

В работе применяется способ управления устойчивостью, который заключается в постоянном контроле кинематических параметров движения скоростных судов, с целью не допустить выхода переменных состояния за пределы области устойчивых движений исследуемого объекта. Сущность предлагаемого подхода к построению алгоритма управления движением скоростных судов в аварийных ситуациях состоит в следующем:

построение области устойчивости;

формирование управляющих воздействий;

прогнозирование значения вектора состояния исследуемого объекта на время вперед;

в случае если значение вектора состояния входит в область устойчивости, сформированные управляющие воздействия подаются на исполнительные органы. В противном случае производится повторное формирование. После заданного числа безуспешных попыток вырабатывается сигнал реконфигурации, расширяющей области устойчивости с целью удержания вектора состояния в данной области.

Основной задачей при построении алгоритма управления движением скоростного суда в аварийных ситуациях является определение области устойчивости. Данная задача традиционно решается путем построения фазового портрета системы с последующим выделением в нем области устойчивости. Однако метод фазовых портретов эффективен лишь для систем невысокого порядка (3 или меньше).

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»