Розробка методів вирішення задач спостереження та керування в умовах невизначеності на основі iтераційно-iнверсних моделей - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Розробка методів вирішення задач спостереження та керування в умовах невизначеності на основі ітераційно-інверсних моделейНомінальні або спрощені динамічні моделі будуються на основі вихідних множинних моделей шляхом декомпозиції, редукції та параметричного синтезу досяжних моделей. На основі номінальних моделей вирішується задача відновлення вектора еквівалентних збурень шляхом ітераційної інверсії динамічної моделі в просторі стану, що дозволило розробити структури спостерігачів стану та збурення для безперервних, дискретних, стохастичних і нелінійних систем. Досліджено властивості оцінок спостерігачів залежно від виду невизначеності (внутрішніх і зовнішніх збурень), рівня вимірювальних перешкод, кінцевого числа реалізованих ітерацій і розбіжності навчальних умов обєкта і моделі. Стосовно до задач робастного керування багатовимірними обєктами з побудовою динамічних компенсаторів досліджено вплив параметрів ітераційно-інверсних фільтрів, рівня вимірювальних перешкод і виду збурення на похибку регульованої змінної. Для таких моделей получены условия, выполнение которых гарантирует компенсируемость внутренних возмущений.Мета дисертаційної роботи полягає в створенні концепції та розробці методів синтезу номінальних моделей, методології вирішення задач робастного спостереження та керування динамічними обєктами в умовах невизначеності збурень на основі ітераційно-інверсних моделей у просторі стану, а також процедур і алгоритмів синтезу інверсних динамічних моделей, що дозволяють враховувати апріорну й апостеріорну інформацію про збурення. Для таких моделей отримано умови збіжності оцінок еквівалентних збурень і на їхній основі запропоновано структури детермінованих, стохастичних, нелінійних і дискретних спостерігачів стану і збурення, розроблено процедури параметричного синтезу таких спостерігачів з умов необхідної динамічної точності й швидкості збіжності ітераційних схем обчислення оцінок. Запропоновані методи, моделі та процедури для побудови робастних САК на основі ітераційно-інверсних динамічних моделей дозволяють: використовувати проектування САК на ранній стадії по номінальній моделі за відсутності апріорної інформації про збурення, що скорочує вартість і терміни проектування таких систем; зменшувати енергетичні витрати на керування з двоконтурною САК та оптимально досяжною номінальною моделлю при внутрішніх і зовнішніх збуреннях; збільшувати експлуатаційні терміни, скорочувати поточні витрати і стабілізувати динамічні показники САК; отримувати аналітичні оцінки досяжної точності оцінювання збурення і ступеня робастності САК на етапі проектування; реалізувати запропоновані ітераційно-інверсні номінальні моделі в конструктивній формі - рекурентних цифрових фільтрів, що дає можливість будувати прості алгоритмічні реалізації з наступною розробкою програмного забезпечення для спеціалізованих ЕОМ. У роботах: [1] - запропоновано структуру спостерігача стану і збурення для поздовжнього каналу системи автоматичного керування безпілотного літального апарата, а також вирішено задачу його параметризації; [3] - отримано умови роздільності двоконтурного керування й обґрунтовано вибір фільтрів поглинання; [13] - синтезовано ітераційно-інверсні спостерігачі стану і збурення для задачі контролю стану реактивних двигунів на основі ІДМ; [16] - обґрунтовано та синтезовано модель електрогідравлічного приводу на основі концепції номінальних моделей; [18] - дано критичний аналіз існуючих методів робастного керування, описано концепцію номінальних моделей за енергетичним критерієм; [20] - поставлено задачу, обґрунтовано спосіб побудови номінальних моделей; [21] - отримано оцінки ступеня робастності САК з ітераційно-інверсними моделями; [22] - запропоновано й обґрунтовано структуру локальних ітераційно-інверсних фільтрів, отримано умови збіжності таких фільтрів; [23] - здійснено структурний і параметричний синтез спостерігача збурення для динамічного компенсатора уставок штатного регулятора. Оцінка (12) дозволяє установити таке: 1) похибка від завдання початкового значення оцінки збурення зменшується зі збільшенням числа ітерацій при ; 2) похибка від незбігу початкових умов спостерігача стану і збурення й обєкта убуває зі швидкістю загасання перехідних процесів спостерігача стану і збурення і не залежить від числа ітерацій; 3) похибка оцінки збурення від вимірювальних перешкод залежить від параметричного настроювання спостерігача стану і збурення і числа ітерацій, яке необхідно, з одного боку, зменшувати для зниження впливу перешкод, а з іншого - збільшувати для наближення до інверсного оператора.