Алгоритм управления в условии насыщения сигнала управления и его производных

Автор(ы): Фуртат И.Б., Гущин П.А.

Выпуск: 77

Рубрика: Математическая теория управления

Год: 2018

Библиография: Фуртат И.Б., Гущин П.А. Алгоритм управления в условии насыщения сигнала управления и его производных // Управление большими системами. Выпуск 77. М.: ИПУ РАН, 2019. С.47-69. URL: https://doi.org/10.25728/ubs.2019.77.3

Дата опубликования: 31.01.2019

Ключевые слова: управление в условии неопределенности, насыщение сигнала управления и его производных, компенсация возмущений

Аннотация: Приведен синтез системы управления объектами в условиях параметрической неопределенности, внешних ограниченных возмущений, насыщения регулируемой переменной и ее производных по времени. Такие задачи типичны при управлении различного рода техническими системами. Игнорирование неопределенностей и ограничений может приводить к невыполнению поставленной цели или потери устойчивости системы управления. Например, катастрофические последствия могут возникать в системе управления полетом летательного аппарата из-за насыщения регулируемой переменной и ее производной. Другими примерами являются управление компрессорами реактивных двигателей и исследование поведения объекта управления с медленным приводом. Для решения задачи в условиях неопределенностей и ограничений на регулирующий сигнал предложен новый способ формирования закона управления, который позволяет обеспечить нахождение регулирующего сигнала и его производных в заданных множествах. Использован принцип компенсации возмущений, который позволил получить информацию о параметрической неопределенности и внешних возмущениях в виде некоторой функции. Для компенсации данных неопределенностей формировался сигнал управления, значение которого противоположно значению возмущений. Таким образом для регулирования в условиях ограничений на сигнал управления требуется наложить соответствующие ограничения на функцию, содержащую информацию о данных неопределенностях. Получены условия на параметры объекта, внешнее возмущение, эталонную модель и регулятор при выполнении которых система управления будет работоспособной. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие работоспособность приведенной схемы.

Author(s): Furtat I., Gushchin P.

Article title: Control algorithm under saturation of control signal and its derivatives

Issue: 77

Year: 2018

Keywords: control under uncertainty, saturation of the control signal and its derivatives, compensation of disturbances

Abstract: The synthesis of the control system under conditions of parametric uncertainties, bounded external disturbances, saturation of the control signal and its time derivatives is given. Such tasks are typical in the control of various kinds of technical systems. Ignoring uncertainties and constraints can lead to objective failure or loss of control system stability. For example, catastrophic consequences may occur in an aircraft’s flight control system due to the saturation of the controlled signal and its derivative. Other examples are the control of jet engine compressors and the study of the behavior of the control plant with a slow drive. To solve the problem in the conditions of uncertainties and restrictions on the regulating signal a new method of design the control law is proposed, which allows to ensure the finding of the regulating signal and its derivatives in given sets. The principle of compensation of disturbances is used, which allowed to obtain information about parametric uncertainty and external disturbances in the form of some function. To compensate these uncertainties a control signal is designed, the value of which is opposite to the value of perturbations. Thus, for control in the conditions of constraints on the control signal it is required to impose the corresponding constraints on the function containing information on these uncertainties. The conditions on the parameters of the plant, external disturbance, the reference model and the controller when performing the control system is feasible are obtained. The simulation results illustrate the performance of the proposed control scheme.