Безопасность цифровых технологий

БЕЗОПАСНОСТЬ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

БЕЗОПАСНОСТЬ
ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

English | Русский

Последний выпуск
№3(114) Июль - Сентябрь 2024

ОБ УПРАВЛЯЕМОСТИ И НАБЛЮДАЕМОСТИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ САУ ПРИ СИНТЕЗЕ МОДАЛЬНЫМ МЕТОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИНОМИАЛЬНОГО МАТРИЧНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА И РЕГУЛЯТОРА

Выпуск № 3 (106) Июль - Сентябрь 2022
Авторы:

Воевода Александр Александрович,
Шипагин Виктор Игоревич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2782-2230-2022-3-26-48
Аннотация

При рассмотрении вопроса синтеза системы автоматического управления модальным методом, использующим полиномиальное разложение передаточных функций объекта и регулятора, предложены алгоритмы синтеза для полностью управляемых систем. Однако, возникает вопрос о возможностях к применению данного алгоритма при невыполнении этого условия. Особенно актуально рассмотрение этого вопроса оказалось для многоканальных моделей объектов с неквадратной передаточной функцией (имеющих неравное количество входных и выходных каналов). Показано, что для некоторых фундаментальных терминов теории автоматического управления таких как управляемость, достижимость, наблюдаемость, стабилизируемость и некоторых других существуют особенности их определения в случае рассмотрения такого типа объектов. Предлагается к употреблению термин ? неквадратный объект, использующийся в основном в зарубежной литературе. Рассматриваются некоторые ограничения на модальный синтез регуляторов методом, использующим полиномиальное матричное разложение объекта и регулятора. Приводятся примеры внутренне и асимптотически неустойчивой систем. Выдвигается гипотеза о стабилизируемости управляемой системы. Рассматривается пример многоканальной системы «перевернутый маятник на тележке» являющейся объектом с неквадратной матричной передаточной функцией (в данном примере число входных воздействий меньше числа выходных параметров). С помощью статической характеристики этого объекта демонстрируется, что не всегда управляемые системы можно стабилизировать в заданном положении. Например, для случая задания желаемого угла перевернутого маятника отличного от нуля невозможно удерживать положение тележки в заданной координате. При этом если задать в качестве желаемого угла перевернутого маятника угол в точке равновесия, то стабилизация тележки в заданной координате становится возможной.


Ключевые слова: модальные методы синтеза, многоканальный объект, синтез многоканальных ре-гуляторов, полиномиальный матричный метод, управляемость, наблюдаемость, устойчивость, достижимость, асимптотическая устойчивость, стабилизируемость, перевернутый маятник на тележке, пространство состояний

Список литературы

Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. Андреев Ю.Н., 1976



Chen, C. T. Linear System Theory and Design [Text] / C. T. Chen. – 2еd. –New York: Oxford, 1999. – 334 p.



Antsaklis, P. J. Linear systems [Text] / P. J. Antsaklis, A. N. Michel. – Switzerland: Birkhauser, 1997.– 669 p.



Бобобеков, К.М. Полиномиальный метод синтеза систем автоматического управления для одноканальных и многоканальных объектов / К.М. Бобобеков, А.А. Воевода, В.И. Шипагин / Монография – Душанбе: «ТТУ имени академик М.С.Осими», 2021 г. – 192 стр.



Филюшов, В. Ю. Полиномиальный метод синтеза регуляторов для многоканальных объектов с неквадратной матричной передаточной функцией [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 2.3.1 / В. Ю. Филюшов. – С-Петербург, 2022. – 177 с.



Хакимова Г. Г. Развитие терминологии как отдельной дисциплины и ее статус в современном языкознании // Вестник Башкирск. университета. 2012. Том 17, №2, стр. 950-954.



Волик, Б.Г. Теория управления. Терминология. Вып.107. М.: Наука, 1988. – с.56



Шипагин, В. И. Полиномиальный метод синтеза регуляторов для частного случая многоканальных объектов с одной входной переменной и несколькими выходными / А. А. Воевода, В. Ю. Филюшов, В. И. Шипагин // Безопасность цифровых технологий. – 2021. – № 3(102). – С. 21-42. – DOI 10.17212/2782-2230-2021-3-21-42. – EDN GLSAPC.



Ким, Д. П. Теория автоматического управления Т.2. Многомерные, нелинейные и оптимальные системы [Текст]: учебное пособие / Д. П. Ким // М: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 464с.



Vidyasagar, M. Control system synthesis: A factorization approach (Part 1). [Text] / M. Vidyasagar// Synthesis lectures on control and mechatronics: Morgan & Claypool. – Dallas: University of Texas, 2011. – 186 p



Kailath, T. Linear Systems [Text] / T. Kailath. – Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, 1980. – 350 p



W. A. Wolovich, Linear Multivariable Systems, Springer-Verlag, New York, 1974.



P. E. Antonyuk Multichannel Systems of Automatic Control with Adaptive Polling Channels



Воронов, А. А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость [Текст]: учебное пособие / А. А. Воронов. – Москва: Наука, 1979. – 336 с.



В.Ф. Дядик Теория автоматического управления: учебное пособие/ В.Ф. Дядик, С.А. Байдали, Н.С. Криницын; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 196 с.



Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. Ч. III. Оптимальные, многосвязные и адаптивные системы. –М.:Энергия, 1970. -328с.



Мееров М.В. Оптимизация систем многосвязного управления. Мееров М.В., Литвак Б.Л., Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», М., 1972, 344 стр.



Буков, В. Н. Вложения систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем [Текст]: учебное пособие. Изд. Науч. Лит. Н.Ф. Бочкаревой – 2006. – 800с.



Sigurd Skogestad Ian Postlethwaite“Multivariable feedback control. Analysis and design”



Sarma, K.L.N. Centralized PI/PID controllers for non-square systems with RHP zeros [Text]. / K.L.N. Sarma, M. Chidambaram // Indian Inst. Sci. – 2005. – № 85. – P. 201– 214.



Ким, Д. П. Теория автоматического управления Т.1. Линейные системы [Текст]: учебное пособие / Д. П. Ким // М: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 288 с



Albertos P. Multivariable control systems: an engineering approach [Text] / P. Albertos, A. Sala. – London: Springer, 2004. – 340 p.



Воевода, А. А. Матричные передаточные функции. (Основные понятия) [Текст]: конспект лекций по курсу «Проектирование систем управления» для 4–5 курсов АВТФ (спец. 2101) / А. А. Воевода. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1994. – 94 с.



Воевода А.А. Управление перевернутым маятником / А. А. Воевода, Е. В. Шоба // Сб. науч. тр. НГТУ. – 2012. – № 2(68). – C. 3–14

Благодарности. Финансирование

нет

Для цитирования:

Воевода А.А., Шипагин В.И. Об управляемости и наблюдаемости многоканальных САУ при синтезе модальным методом с использованием полиномиального матричного разложения объекта и регулятора // Безопасность цифровых технологий. – 2022. – № 3 (106). – С. 26–48. – DOI: 10.17212/2782-2230-2022-3-26-48.

For citation:

Voevoda A.A., Shipagin V.I. Ob upravlyaemosti i nablyudaemosti mnogokanal'nykh SAU pri sinteze modal'nym metodom s ispol'zovaniem polinomial'nogo matrichnogo razlozheniya ob"ekta i regulyatora [On controllability and observability of multichannel automatic control systems in the synthesis by the modal method using the polynomial matrix decomposition of the object and controller]. Bezopasnost' tsifrovykh tekhnologii = Digital Technology Security, 2022, no. 3 (106), pp. 26–48. DOI: 10.17212/2782-2230-2022-3-26-48.

Просмотров: 471