Разработка математических методов и построенных на их основе алгоритмов синтеза законов управления. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Применение спектрального метода для решения обратных задач динамики, характеристики функций.
Аннотация к работе
Предлагаемая работа посвящена разработке на основе концепций обратных задач динамики математических методов и построенных на их основе алгоритмов синтеза законов управления и определения параметров настройки САУ из условия реализации на выходе системы законов максимально приближенных в известном смысле к эталонным.Динамика как раздел науки о движении рассматривает следующие задачи: - по заданным силам, действующим на систему, определить закон движения (траекторию) этой системы; по заданному закону движения системы определить силы, под действием которых это движение происходит. Обратными задачами динамики называются задачи об определении активных сил, действующих на механическую систему, параметров механической системы и связей, наложенных на систему, при которых движение с заданными свойствами является одним из возможных движений рассматриваемой механической системы.. Здесь под обратными задачами динамики понимаются задачи об определении законов управления движением динамических систем и их параметров из условия осуществления движения по назначенной траектории. В средние века предметом исследований классической механики оказалось, в основном, установление свойств движения заданной механической системы под действием полностью известных сил, т.е. решались так называемые детерминированные прямые задачи динамики.Действительно, частотные методы расчета и проектирования систем автоматического регулирования и управления основаны на приближении частотных характеристик проектируемой системы к соответствующим характеристикам желаемого вида, т.е. процессы в проектируемой системе должны быть близки к процессам, протекающим в некоторой эталонной системы, отвечающей требованиям технического задания на проектирования. Мера близости динамических характеристик в таких процедурах расчета определяет соответствие между распределениями корней характеристических уравнений проектируемой и эталонной систем. Найденные в результате ее решения параметры именуются оптимальными, а систему с такими параметрами называют оптимальной по переходному процессу. На этом основании можно заключить, что параметрическая оптимизация системы по критерию минимума интегральной квадратичной оценки выполняется из условия, чтобы выходная переменная x(t) системы в свободном движении изменялась во времени по предписанному закону, определяемому дифференциальным уравнением (1.7). Таким образом, требование оптимальности системы по переходному процессу в смысле минимума интегральной квадратичной оценки равносильно требованию, чтобы выходная переменная системы в ее свободном движении изменялась в соответствии с решением однородного дифференциального уравнения порядка m.Рассмотрим отдельный блок системы самонаведения, структурная схема которого представлена на рисунке 1. Задан эталонный закон изменения угла , график которого представлен на рисунке 2.В этом случае структурную схему можно представить в следующем виде (рис. Спектральная характеристика сигнала следующая (представлены первые пять элементов): . Поскольку известен эталонный выходной сигнал, то из уравнения можно найти спектральную характеристику эталонного сигнала на выходе нелинейного элемента. Однако на выходе нелинейного элемента можно получить сигнал, представленный на рисунке 5 (ниже показаны первые пять элементов спектральной характеристики). В результате решения предыдущего этапа найдены спектральные характеристики эталонного выходного сигнала, который может обеспечить данная система, и эталонного сигнала, которой необходимо получить на входе нелинейного элемента.
План
Содержание
Введение
1. Основные направления развития концепций обратных задач динамики
2. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления
3. Применение спектрального метода для решения обратных задач динамики
4. Практическая часть
5. Результаты расчета
Приложения
Введение
Предлагаемая работа посвящена разработке на основе концепций обратных задач динамики математических методов и построенных на их основе алгоритмов синтеза законов управления и определения параметров настройки САУ из условия реализации на выходе системы законов максимально приближенных в известном смысле к эталонным. Основными в этих методах являются понятия спектральных характеристик функций и систем, под которыми понимаются совокупности коэффициентов Фурье процесса относительно выбранного ортонормированного базиса