Векторно-матричні моделі керуючих пристроїв багатовимірних систем управління
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Векторно-матричні моделі керуючих пристроїв багатовимірних систем управління
|
|
| Creator |
Писаренко, Андрій Володимирович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за фахом 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2011. Дисертація присвячена синтезу векторно-матричних моделей керуючих пристроїв багатовимірними об’єктами, що включає в себе використання аналітичних виразів для отримання структури та параметрів керуючих пристроїв безперервних та цифрових САУ, що забезпечують задану якість та точність. Розроблені векторно-матричні моделі керуючих пристроїв для класів безперервних та дискретних систем управління автономними багатовимірними об’єктами; багатовимірними об’єктами з перехресними зв’язками за станами та багатозв’язними об’єктами. Розроблено метод багатовимірної лінійної структуризаціїї (multidimentional linear structuring - mLIST) для синтезу векторно-матричних моделей керуючих пристроїв багатовимірними об’єктами з невимірюваним вектором станів, що представлені у вигляді безперервних та дискретних моделей простору станів. Узагальнені підходи до виявлення недоліків функціонування прототипів керуючих пристроїв шляхом включення методології сумісного моделювання (co-simulation) у технологію швидкого прототипування (rapid prototyping). Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 – системы и процессы управления. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010. Диссертация посвящена синтезу векторно-матричных моделей управляющих устройств (УУ) многомерными объектами, включающему использование аналитических выражений для получения структуры и параметров управляющих устройств непрерывных и цифровых САУ, обеспечивающих заданное качество и точность. В работе выполнен анализ методов синтеза САУ многомерными объектами, указаны их существенные ограничения, недостатки и пути их преодоления. В ходе анализа были рассмотрены методы, обеспечивающие исключение взаимного влияния каналов управления, а также заданные показатели качества и точность системы. По результатам анализа были сформулированы задачи исследования, решение которых позволило достичь поставленной цели. В работе разработаны векторно-матричные модели управляющих устройств для систем управления автономными многомерными объектами; многомерными объектами с перекрестными связями по состояниям и многосвязными объектами. Полученные результаты сформулированы в виде утверждений, доказанных в работе, для классов непрерывных и дискретных векторно-матричных моделей систем. Помимо обеспечения заданных требований к точности системы относительно скачкообразных задающих воздействий, предложены решения в случае действия на систему линейных сигналов. Обобщая полученные результаты для частных постановок задач, был сформулирован метод, получивший название метода многомерной линейной структуризации (multidimentional linear structuring - mLIST) для синтеза векторно-матричных моделей управляющих устройств многомерными объектами с неизмеряемым вектором состояния, представленными в виде непрерывных и дискретных моделей пространства состояний. Кроме того, в работе предложена каноническая форма представления векторно-матричных моделей систем автоматического управления, гарантирующая исключение взаимного влияния перекрестных связей в объекте управления. Приведение к такой форме системы позволяет обеспечить заданные показатели качества и точности управления для систем, представленными векторно-матричными моделями с нерегулярными матрицами управления и измерения выхода. Далее в работе показана возможность расширения полученного метода синтеза mLIST для случая неизмеряемых переменных состояния, путем применения наблюдающих устройств идентификации для восстановления переменных состояния. Также рассмотрена и теоретически обоснована возможность применения метода mLIST для синтеза векторно-матричных моделей управляющих устройств многомерными объектами со случайными возмущающими воздействиями. Вначале рассмотрен случай постоянных ковариационных матриц шумов, а затем случай наличия априорной неопределенности ковариационных матриц случайных воздействий на основе метода идентификации ковариационных матриц, предложенного Згуровским М.З и Подладчиковым В.Н. Разработан программный продукт в виде инструментальных средств MATLAB/Simulink, позволяющих генерировать программу функционирования управляющих устройств на языке Verilog для средства быстрого прототипирования ПЛИС на основе синтезированных в работе векторно- матричных моделей. Это дает возможность получить рабочий прототип управляющего устройства для дальнейшего исследования его функционирования совместно с программной моделью системы в MATLAB/Simulink. Обобщены подходы к обнаружению недостатков функционирования прототипа УУ путем включения методологии совместного моделирования (cosimulation) в технологию быстрого прототипирования (rapid prototyping). Экспериментальная часть работы выполнена на уровне компьютерного моделирования систем автоматического управления с помощью MATLAB/Simulink, а также экспериментальной установки, в состав которой входит прототип управляющего устройства, реализованный платой на базе ПЛИС, и модель объекта управления в MATLAB/Simulink. Результаты экспериментальных исследований подтверждают справедливость полученных теоретических результатов. Результаты, полученные в работе, внедрены в учебный процесс кафедры автоматики и управления в технических системах НТУУ «КПИ». Реализованное управляющее устройство внедрено в производство различного рода корпусов для устройств машиностроения ТОВ «Авангард». Thesis for a candidate degree in technical sciences, specialty 05.13.03 – systems and processes of control. – National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2011. The thesis devoted to the synthesis of the vector-matrix models of control devices of multi-dimensional objects, including use of analytical expressions for the structure and parameters of continuous and digital control devices to provide the specified quality and precision. In this paper we analyzed the methods of synthesis of multidimensional control systems, given their significant limitations, disadvantages and ways to overcome them. We’ve obtained analytical expressions for the structure and parameters of a multi-dimensional autonomous, multi-loop by their states and multi-loop at all control systems with the specified quality indexes for continues and discrete classes of systems. In addition to providing the specified precision requirements of the system with respect to step input actions, proposed solutions in the case of linear signals. Method of multidimentional linear structuring (mLIST) for the synthesis of the vector-matrix models of control devices of multidimensional objects with nonmeasurable state vector given in continuous and discrete form of state-space models is proposed. A software product as toolbox of MATLAB/Simulink, which allows to generate the program of control device functioning on Verilog language for rapid prototyping tool FPGA is developed. Prototype disadvantages of functioning detection approaches are generalized by including co-simulation methodology in rapid prototyping technology. The experimental part of the work includes the simulation of control systems using MATLAB/Simulink, as well as research facility, which includes the control device prototypes on FPGA board, and the MATLAB/Simulink model of controlled objects. Results of experimental studies confirm the validity of the theoretical results. |
|
| Publisher |
НТУУ "КПІ"
|
|
| Date |
2011-10-10T14:26:54Z
2011-10-10T14:26:54Z 2011 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/1152
|
|
| Language |
uk
|
|