Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1





НазваниеКонспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1
страница7/17
Дата публикации21.09.2013
Размер1.56 Mb.
ТипКонспект
100-bal.ru > Математика > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   17

Г


Д


  1. Уравнение моментов на валу двигателя

(10)

I – момент инерции якоря двигателя и приводимости в движение рабочего механизма (Р.М.),

Ω – угол поворота двигателя,

- момент нагрузки


  1. Уравнение якорной цепи

(11)

- Э.Д.С. генератора,

- Э.Д.С. двигателя, с – коэффициент пропорциональности.

Подставим Eг и Eд в (2)

(12)


  1. Уравнения цепей возбуждения генератора и двигателя


Возможны следующие режимы управления Р.М.

а) за min время разогнатся до заданной скорости,

б) совершить заданную работу за min время,

в) переместить механизм из одного положения в другое за заданное время при min потерях в цепях управления и якорной цепи.

Осуществление каждого из этих режимов управления затруднено целым рядом ограничений.


  1. Перегрев якоря зависит от тока в цепи якоря.

(14)

где T – допустимая температура.


  1. Напряжение E1 и E2 ограничены напряжением источников питания – E10, E20:

(15)


  1. Max значение скоростей и ускорение движения ограничены из условий прочности Р.М., либо комфорта.

, , (16)

где и - заданные числа.

Критерий эффективности режимов “а” и “б”

(17)

Начальными и конечными состояниями системы “генератор–двигатель” является положение Ω и частота вращения вала двигателя, токи и в начальный и конечный моменты времени

, , , (18)

, , , (19)

Оптимальным программным управлением являются законы изменения напряжений E1(t) и E2(t), удовлетворяющих ограничениям (15), при которых система “генератор–двигатель” переходит из состояния (18) в состояние (19) и при этом функционал (17) принимает min значение и выполняются ограничения (14) и (16). Для режима “в” минимизируемый фнкционал имеет вид:



Для удобства запишем уравнение системы “генератор–двигатель” с учетом следующих обозначений

, , , , , (20)

Для простоты положим, что численное значение и равны, т.е. , тогда .

Из (10)

с учетом (12)

, ,

Пусть , .



Из (13)





,

,

Таким образом, уравнения системы









оптимальным программным управлением, например, для режима “а”, будут функции и , такие, что Р.М. за минимальное время переместится из состояния , в состояние ,

где

, , , , , .

  1. Пусть оптимальное программное управление найдено. Это означает, что известна функция . Подставляя ее в уравнение (1) и решая уравнение с начальными условиями (2) и (3), получим функцию , которую будем называть оптимальным программным движением или оптимальной программной траекторией. Реальное (истинное) движение системы всегда отличается от программного по следующим причинам

а) неточная реализация начальных условий (2) и (3);

б) неполная информация о внешних возмущениях, действующих на систему;

в) неточная реализация программного управления и т.д.

Поэтому реальное движение описывается функциями:
, , (21)
где Δx(t) – отклонение (возмущение) фактического движения от программного,

ΔU(t) – отклонение реального управления от программного.

О погрешности Δx(t) известно лишь, что она удовлетворяет неравенству
, (22)
где ε – известное число.

Подставим выражение (21) в уравнение (1):
(23)
Вычтем из уравнения (23) тождество
.
В результате получили уравнение возмущенного движения
.
Если функцию разложить в ряд Тейлора в окрестности точки , то уравнение примет вид:
, (24)

где , (знак означает, что частные производные вычисляются в т. )

Отбрасывая в (24) нелинейные члены, получим уравнение первого приближения

(25).

Решение уравнения (25) при начальных условиях (2) и (3) описывает отклонение реального движения от программного в каждый момент времени. Для количественной оценки этих отклонений используют значение интеграла

(26)

где q – положительное число.

Интеграл (26) характеризует “расстояние” реального движения от программного и является мерой близости этих движений.

Используем ΔU(t) для сближения этих движений, тогда ΔU(t) называется стабилизирующим управлением. Таким образом, результирующее управление состоит из программного и стабилизирующего управлений. Подставляя это выражение в (6), получим ограничение на стабилизирующее уравнение
. (27)
Обычно . Это объясняется тем, что программное управление обеспечивает основное (программное) движение системы, а стабилизирующее управление лишь компенсирует малые отклонения от программного движения, обеспечивая требуемую точность осуществления программного движения. В связи с этим часто вместо ограничений (27), определяющих допустимый “расход” стабилизирующего управления в каждый момент времени, накладывают на стабилизирующие управления интегральные ограничения (ограничения на “энергию” управлений).

. (28)

С учетом ограничений (28) будем вместо (26) рассматривать критерий качества стабилизации

(29)

где γ – определяется значеним Ju.

Стабилизирующее управление предназначено для минимизации интеграла (29) и определяется как функция переменной состояния и времени
ΔU(t)=ƒ[Δx(t),t]. (30).
Теперь можно определить понятие оптимального стабилизирующего управления, как функции переменных состояния и времени, при которых на движение системы (25), возмущенного произвольными начальными отклонениями (2) и (3), показатель качества (29) принимает наименьшее значение.
Примечание. Стабилизирующее управление реализуется регулятором, который является сложным динамическим устройством, состоящим обычно из трех компонент:

  • измерительных органов,

  • устройств реализации алгоритма управления,

  • исполнительных органов.

Уравнения (25) – это уравнения физического объекта вместе с измерительными и исполнительными устройствами регулятора. При этом

Δx(t) – выход измерительного устройства, а ΔU(t) - вход исполнительного устройства. Уравнение (30) описывает устройство реализации алгоритма управления.

Для упрощения терминологии будем называть уравнениями объекта уравнения (25) и (24) известной (неизменной) части системы, состоящей из объекта и элементов регулятора. Уравнением регулятора будем называть уравнение (30), описывающее неизвестную (подлежащую определению) часть системы, состоящую лишь из устройства реализации алгоритма управления.


  1. Рассмотрим обобщенную структурную схему реализаций программного и стабилизирующего управлений, на которой объект управления описывается уравнением (1), а регулятор реализует стабилизирующее управление (30).


Δx(t)

x0(t)

x(t)

ΔU(t)

U0(t)

U(t)

Задатчик программного управления

Объект

Задатчик программного движения

Регулятор
Объект вместе с задатчиками программного управления и движения образуют систему программного управления, а объект вместе с регулятором – систему стабилизации программного управления.

Различие способа функционирования системы программного управления и системы стабилизации состоит в следующем.

  1. Для первой начальные условия (2) известны до начала проектирования, а для второй они неизвестны, известно лишь что они находятся в пределах, установленных неравенством (22).

  2. Для первой управление является главной функцией времени, а для второй – функцией измеряемых переменных. Следовательно, для первой управление осуществляется по разомкнутому принципу, а для второй – по принципу обратной связи.

  3. Эффективность системы программного управления оценивается интегралом (4), в котором функция определяется физической природой объекта управления. В системе стабилизации критерий (29) часто не связан с физической природой объекта управления, а его коэффициент q определяется, исходя из инженерных требований (времени переходного процесса от истинного движения к программному, перерегулирования при этом движении, установившейся ошибки осуществления программного движения). Однако в теории автоматического управления критерий (29) полагают заданным, оставляя вопросы выбора коэффициентов q и γ за пределами этой теории.

  4. При построении стабилизирующего управления (30) обычно используют уравнения первого приближения (25). Использование уравнений первого приближения при построении программного управления, как правило, недопустимо.

Понятия адаптивного управления


  1. Классификация оптимальных и адаптивных систем

  2. Принципы построения экстремальных систем

    1. Примеры задач экстремального управления

    2. Понятие об экстремальном управлении

  3. Самонастраивающиеся системы

    1. Принципы построения самонастраивающтхся систем

    2. Основные элементы систем

    3. Классификация и особености самонастраивающихся систем




  1. Адаптация – это оптимизация в условиях недостаточной априорной информации об объекте управления. Если в задаче оптимального управления объект описывался уравнением

,

в котором функция φ была достаточно хорошо известна, то в задаче адаптивного уравления объект будет описываться уравнением , где α – параметр неопределенности.

Природа неопределенных параметров может быть различной:

а) неточное знание математической модели объекта;

б) неточная информация о программном движении, например, в случае, когда моменты перехода с одного режима работы объекта на другой неизвестны;

в) разброс параметров в пределах технологических допусков;

г) “старение” элементов объекта и т.п.

Для того, чтобы отразить отношение оптимальных и адптивных систем друг к другу, все оптимальные системы делят на два класса:

1) с жесткой настройкой (без адаптации); 2) адаптивные.

Оптимальные системы с жесткой настройкой разделяют на подклассы в зависимости от выбранного критерия оптимальности:

  • по быстродействию (критерий минимума времени перех. процесса);

  • по точности (критерий min ошибки системы);

  • комбинированные (векторный критерий);

  • др.

Оптимальлные адаптивные системы разделяют на подклассы в зависимости от способа адаптации:

  • экстремальные системы, в которых обеспечивается оптимальный режим, соответствующий экстремуму статической характеристики объекта при её дрейфе, за счет автоматического регулирования сигналов на входе экстремального объекта;

  • самонастраивающиеся системы, в которых осуществляется адаптация в условиях неопределенности, обеспечивающая заданный оптимальный режим за счет изменения параметров или структуры системы;

  • обучающиеся системы, в которых используется адаптация, обеспечивающая заданный оптимальный режим в результате постепенного накапливания, запоминания и анализа информации о поведении системы и изменении законов функционироания в зависимости от приобретенного опыта.



1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   17

Похожие:

Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Фгоу впо сибгути. Раздел 1 Основы теории множеств. Раздел 2 Формулы логики. Раздел 3 Булевы функции. Раздел 4 Предикаты и бинарные...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconРабочая программа учебной дисциплины основы теории управления
Дисциплина «Основы теории управления» относится к циклу профессиональных дисциплин, базовая часть. Для изучения дисциплины «Основы...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconПротокол 2 Дата 29. 09. 2012 Председатель: Грамотеева Н. А. Опорные...
Опорные конспекты лекций по дисциплине «Риторика» для студентов специальности: 260502 Технология продукции общественного питания....
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconПрограмма учебной дисциплины основы менеджмента для бакалавров по...
«Основы менеджмента» для бакалавров по направлению подготовки «Юриспруденция» 030900 [Текст] / «Государственный университет управления»,...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconКурс лекций
Концептуальные основы теории и практики управления человеческими ресурсами (8 час.)
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconФгбоу впо «удмуртский государственный университет» физико-энергетический...
Изучение основ теории методов, апаратурного оформления, примеров практического использования, областей применения, достоинств, ограничений...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconКафедра иностранных языков Профессионально-ориентированное обучение...
Утверждено на заседании Совета Института иностранных языков (Протокол №11 от 24. 05. 12)
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconКафедра иностранных языков Профессионально-ориентированное обучение...
Утверждено на заседании Совета Института иностранных языков (Протокол №11 от 24. 05. 12)
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconКонспекты лекций по дисциплине: «социология и политология» Раздел I. Социология
Информация о технологии обучения и использовании мультимедийных материалов. Перечень и описание предлагаемых курсов: проектирование...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconВопросы к зачету по дисциплине «Ораторское искусство» для студентов заочного отделения
Опорные конспекты лекций по дисциплине «Риторика» для студентов специальности: 260502 Технология продукции общественного питания....
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconКонспекты по тематике лекционных занятий и ответы по темам лекций
По дисциплине «История психологии» для студентов третьего курса, обучающихся по специальности 030301. 65 «Психология» на 2011-2012...
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconРабочая учебная программа по дисциплине «Основы экономики»
Фгбоу впо «Уральский государственный педагогический университет» Екатеринбург, 2012. – 53 с
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconНациональный проект – производство гениев
Опорные конспекты лекций по дисциплине «Риторика» для студентов специальности: 260502 Технология продукции общественного питания....
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconРабочая программа По дисциплине: Теория государства и права Для специальности:...

Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 iconУрок в 8 классе по теме «Квадратные уравнения»
Опорные конспекты лекций по дисциплине «Риторика» для студентов специальности: 260502 Технология продукции общественного питания....
Конспекты лекций по дисциплине “Основы теории управления” Кафедра Техничнской физики Физико-технолгического института Екатеринбург 2012 г. Содержание Раздел №1 icon2. Конспекты лекций 32
Теоретический раздел включает в себя основные проблемы бытия, познания, человека, культуры и общества, рассматриваемые как в рефлексивном,...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск