Диссертация (1149366), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Его идея состоит в численном поиске коэффициентовисходного базового закона управления по состоянию, обеспечивающеговыполнение указанных требований с переходом к специальному скоростному закону управления в силу уравнений объекта.Вторая глава посвящена вопросам обеспечения астатизма управлениями с многоцелевой структурой для задач маневрирования подвижныхобъектов. Существенное внимание уделяется особенностям формированиязаконов управления движением по заданной траектории и законов динамического позиционирования на базе многоцелевых структур. При этом обеспечивается требование астатизма замкнутой системы.В главе предлагается общая идея трансформации заданного стабилизирующего управления для его использования с целью реализации желаемого движения объекта, а также для достижения астатизма по отработкеэтого движения при наличии ступенчатых возмущений.Особое внимание в главе уделяется задаче перевода объекта управления из произвольной начальной точки в заданную конечную точку с помощью нелинейного закона управления, а также обеспечению асимптотической устойчивости движения при отсутствии возмущений.
При этом гарантируется наличие свойства астатизма по отношению к постояннымвнешним воздействиям.Кроме того, исследуются особенности применения разработанныхметодов и алгоритмов для синтеза цифровых астатических законов управления, а также рассматриваются вопросы реализации цифрового траектор9ного управления с использованием многоцелевой структуры. Предлагаютсяметоды решения соответствующих задач.В третьей главе приводятся примеры применения принятых в диссертации подходов и разработанных методов и алгоритмов к формированию многоцелевых законов управления для конкретных подвижных объектов. В частности, для морского судна снабжения решается задача динамического позиционирования, состоящая в переводе объекта управления изпроизвольной начальной точки в заданную точку на водной поверхности спомощью нелинейного закона управления.
Его коэффициенты рассчитываются методами, разработанными во второй главе диссертации. Особоевнимание уделяется коррекции закона управления, решающего задачу динамического позиционирования, обеспечивающей астатизм замкнутой системы. Проводится сравнительный анализ динамики объекта управления сразличными регуляторами.В главе также рассматривается задача управления роботомманипулятором при движении по заданной траектории. Для указанногоманипулятора рассчитываются коэффициенты стабилизирующего законауправления, а затем на его основе формируется нелинейный многоцелевойрегулятор, обеспечивающий реализацию заданной траектории движения.Кроме того, решается проблема коррекции скоростного закона управления,обеспечивающего астатизм замкнутой системы при выходе на заданнуютраекторию.
Проводится компьютерное моделирование для сравнительного анализа динамики манипулятора при использовании различных законовуправления.Полученные в данной главе результаты демонстрируют эффективность и работоспособность методов формирования законов управления,разработанных в диссертации.Основными результатами, которые получены на основе проведенных исследований и выносятся на защиту, являются следующие:101. Развита методология динамической коррекции многоцелевых законов управления подвижными объектами, представленными моделями внепрерывном и дискретном времени.2.
Предложены алгоритмы синтеза законов управления движениемобъектов по заданной траектории с учетом требования астатизма при наличии ступенчатых возмущений.3. Разработан метод решения задачи динамического позиционирования с помощью нелинейного закона управления, обеспечивающего асимптотическую устойчивость положения равновесия и астатизм замкнутойсистемы.4.
Исследованы особенности применения разработанных методов ивычислительных алгоритмов для синтеза многоцелевых законов управления морским судном и роботом-манипулятором.Теоретическая и практическая ценность результатов диссертации.Научная новизна и теоретическая значимость результатов диссертационной работы определяется разработкой новых методов синтеза законовмногоцелевого управления подвижными объектами для обеспечения желаемого качества движения замкнутой системы. Особое внимание уделеноразвитию методов формирования законов управления движением по заданной траектории и методам решения задачи динамического позиционирования с помощью многоцелевых законов управления, обеспечивающихастатизм замкнутой системы.Практическая ценность работы состоит в том, что полученные методы исходно ориентированы на решение содержательных задач с учетомвозможностей непосредственного применения синтезируемых законовуправления в режиме реального времени.
Особую значимость имеет относительная вычислительная простота разработанных методов, что позволяетповысить эффективность решения практических задач синтеза многоцелевых законов управления.11Работоспособность и эффективность предложенного подхода подтверждается конкретными примерами синтеза многоцелевых законовуправления для различных подвижных объектов.Апробация работы. Результаты данного диссертационного исследования докладывались на: 13-й международной конференции «Humans andComputers» (Аизу-Вакаматсу, Япония, 2010), 41-й международной научнойконференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость» (Санкт-Петербург, 2010), 42-й международной научной конференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость»(Санкт-Петербург, 2011), VII международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование»(Москва, 2012), XV конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» (Санкт-Петербург, 2013), VIII международной научнопрактической конференции «Современные информационные технологии иИТ-образование» (Москва, 2013), 44-й международной научной конференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость»(Санкт-Петербург, 2013), 18-й международной конференции «Methods andModels in Automation and Robotics» (Медзиздроже, Польша, 2013), XXIVмеждународной конференции «Information, Communication and AutomationTechnologies» (Сараево, Босния и Герцеговина, 2013), международной конференции «The International MultiConference of Engineers and Computer Scientists» (Гонконг, 2014), 45-й международной научной конференции аспирантов и студентов «Процессы управления и устойчивость» (СанктПетербург, 2014), а также на семинарах кафедры компьютерных технологий и систем СПбГУ.Публикации.
Основное содержание диссертации отражено в 17 печатных работах, пять из которых опубликованы в журналах, входящих вПеречень изданий, рекомендованных ВАК РФ.122. Формулировки и обсуждение центральных задач работыВ настоящее время на всех стадиях научных исследований, проектирования, моделирования и реализации систем автоматического управлениядвижением динамических объектов широко применяются современные математические методы и вычислительные алгоритмы. Непрерывное развитие техники и компьютерных технологий позволяет использовать специализированные программные средства, существенно повышающие эффективность решения практических задач.Системы автоматического управления движением играют исключительно значимую роль в современных развивающихся технологиях.
Очевидными достоинствами таких систем являются их высокая эффективностьи существенная гибкость. Весьма важно, что современные системы автоматического управления движением зачастую функционируют в различныхдинамических режимах, определяемых конструктивными особенностямиобъекта управления, целями управления и воздействиями окружающейсреды. Указанные обстоятельства накладывают ряд ограничений и требований к динамике объекта, которые должны выполняться в процессе движения для каждого из возможных режимов функционирования.Эти требования по существу носят противоречивый характер в силусущественного различия особенностей динамики режимов движения, однако возможности систем автоматического управления далеко не безграничны.Поэтому в настоящее время актуален ряд содержательных задач повыбору структуры и параметров законов управления динамическими объектами в различных режимах.
Эти задачи по существу представляют собойзадачи аналитического синтеза, которые решаются методами теории оптимизации в конечномерных и бесконечномерных метрических пространствах варьируемых элементов.Система управления любым подвижным объектом должна обеспечи13вать желаемое качество движения в процессе достижения цели управления.Однако обеспечение всех требуемых свойств динамики подвижного объекта возможно только путем достижения некоторого компромисса по качеству процессов управления в различных режимах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
