Робастная стабилизация линейных объектов при наличии возмущений и высокочастотных помех измерения

Автор(ы): Фуртат И.Б., Нехороших А.Н., Гущин П.А.

Выпуск: 86

Рубрика: Анализ и синтез систем управления

Год: 2020

Библиография: Фуртат И.Б., Нехороших А.Н., Гущин П.А. Робастная стабилизация линейных объектов при наличии возмущений и высокочастотных помех измерения // Управление большими системами. Выпуск 86. М.: ИПУ РАН, 2020. С.32-54. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2020.86.2

Дата опубликования: 31.07.2020

Ключевые слова: линейный объект, высокочастотные помехи измерения, фильтр, возмущения, управление

Аннотация: Предложено решение задачи робастной стабилизации линейных динамических объектов с неизвестными параметрами, принадлежащими известному компактному множеству, c ограниченными внешними возмущениями и ограниченными высокочастотными помехами измерения. Синтез алгоритма управления разбивается на два этапа. На первом этапе синтезируется алгоритм фильтрации, позволяющий уменьшить влияние помехи измерения на выходную переменную объекта. Если помеху измерения можно представить в виде суммы синусоидальных сигналов, то предложены конструктивные условия выбора параметров в алгоритме фильтрации. На втором этапе синтезируется алгоритм управления с подавлением влияния параметрической неопределенности и внешних возмущений. Данный алгоритм базируется на использовании конечных разностей в непрерывном времени, что позволяет избежать использования динамических наблюдателей, увеличивающих размерность замкнутой системы. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие эффективность разработанного алгоритма по сравнению с некоторыми существующими аналогами. Сравнительный анализ с результатами Astolfi D., Marconi L., Isidori A. и др. показал, что используемый алгоритм управления, имея меньше динамический порядок, гарантирует выше точность регулирования по выходному сигналу и его производным. Причем, в отличие от результатов Astolfi D., Marconi L., Isidori A. и др., в предложенном алгоритме настройка параметров алгоритма проще за счет независимой настройки фильтра и закона управления, тогда как настройка параметров в регуляторе Astolfi D., Marconi L., Isidori A. и др. осуществляется одновременно для всего алгоритма.

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

Article title: Robust stabilization of linear plants in presence of disturbances and high-frequency measurement noises

Issue: 86

Year: 2020

Keywords: linear plant, high-frequency measurement noises, filter, disturbances, control

Abstract: A solution is proposed for the robust stabilization of linear dynamic plants with unknown parameters belonging to a known compact set, bounded external disturbances, and bounded high-frequency measurement noises. The synthesis of the control algorithm is divided into two steps. At the first step a filtering algorithm is synthesized, which makes it possible to reduce the influence of measurement noises on the output variable of the plant. If the measurement noises can be represented as the sum of sinusoidal signals, then constructive conditions for choosing parameters in the filtering algorithm are proposed. At the second step, a control algorithm is synthesized with the attenuation of the influence of parametric uncertainty and external disturbances. This algorithm is based on the use of finite differences in continuous time, which avoids the use of dynamic observers that increase the dimension of a closed-loop system. The simulation results illustrating the effectiveness of the proposed algorithm in comparison with some existing analogues are presented. Thus, a comparative analysis with the results of Astolfi D., Marconi L., Isidori A. etc. has been showed that the proposed control algorithm have less dynamic order, guarantees higher accuracy with respect to the output signal and its derivatives. Moreover, in contrast to the results of Astolfi D., Marconi L., Isidori A. etc., in the proposed algorithm, choosing the algorithm parameters is easier due to independent filter settings and the control law, while choosing parameters in the controller of Astolfi D., Marconi L., Isidori A. etc. performed simultaneously for the whole algorithm.