Консультант(ы):
Ключевые слова:
Тематика проводимого исследования:
Теория автоматического управления
Приобретаемые знания:
Декомпозиционные методы синтеза наблюдателей состояния для систем с неопределенным входом различной структуры, различного динамического порядка и с различными корректирующими воздействиями; методы оценивания внешних возмущений без построения их динамической модели.
Приобретаемые навыки и умения:
Проектирование и настройка дифференциаторов детерминированный сигналов; численное моделирование в среде MATLAB-Simulink; расчет и анализ показателей качества оценивания
Необходимый уровень знаний и навыков практиканта для выполнения задания:
Основы линейной алгебры, математического анализа и теории обыкновенных дифференциальных уравнений, основ теории наблюдателей состояния, MATLAB-Simulink
Тип проекта:
Практика / научно-исследовательская работа
Период практики:
2-4 недели непрерывно или рассредоточено
Краткое описание проекта:
При синтезе высокоточных систем автоматического управления возникает проблема получения производных внешних детерминированных сигналов, например, задающих воздействий, что требует или их полного аналитического описания, или их численного дифференцирования. Первый подход может оказаться достаточно трудоемким с геометрической точки зрения, если сигналы имеют сложную, составную форму, а второй – приводить к появлению паразитных сигналов и запаздывания, которые увеличиваются с ростом порядка дифференцирования. В рамках данной работы рассматривается альтернативный подход к оцениванию производных детерминированных сигналов, свободный от указанных недостатков. Методологическую базу исследования составляют методы синтеза наблюдателей состояния динамических систем с неопределенным входом. Объектом исследования являются канонические модели виртуальных генераторов детерминированных сигналов. Предполагается, что выходом модели является детерминированный сигнал (его аналитическое описание отсутствует, известны только его текущие значения), переменными состояния – неизвестными производные заданного сигнала, входом – неизвестный сигнал, трактуемый как внешнее ограниченное возмущений.
Задания на практику:
1) изучить основные положения теории асимптотических наблюдателей состояния линейных динамических систем;
2) изучить методы синтеза наблюдателей состояния для систем с неопределенным ограниченным входом – с линейной обратной связью с большими коэффициентами усиления, с линейной обратной связью с насыщением (sat-управление);
3) формализовать математическую модель виртуального динамического генератора, выходом которого является эталонный, заранее неизвестный детерминированный сигнал, переменные состояния генератора – эталонный сигнал и его производные первого и второго порядков;
4) сформировать банк данных эталонных сигналов различного типа (гладких и кусочно-гладких, непрерывных и кусочно-непрерывных, полиномов с натуральными степенями от 1 до 3);
5) сформулировать постановку задачи наблюдения и построить динамический наблюдатель стандартной структуры для оценивания переменных состояния виртуального генератора эталонного сигнала;
6) разработать процедуру синтеза линейных корректирующих воздействий наблюдателя с глубокой обратной связью и провести численное моделирование (в среде MATLAB-Simulink или с использованием любого другого ПО) с выходными эталонными сигналами различного типа;
7) разработать процедуру синтеза кусочно-линейных, ограниченных корректирующих воздействий наблюдателя (sat-управления) и провести численное моделирование с выходными эталонными сигналами различного типа;
8) изучить влияние метода и шага интегрирования, используемых при моделировании, на время счета алгоритма и качество получаемых оценочных сигналов;
9) по результатам моделирования провести сравнительный анализ точности и времени оценивания производных эталонных сигналов с помощью наблюдателей с различными корректирующими воздействиями и различными методами интегрирования;
10) разработать рекомендации по целесообразности использования линейных или кусочно-линейных корректирующих воздействий в наблюдателе, а также различных методов интегрирования при оценивании производных эталонных сигналов различного типа.
Результат выполнения проекта:
Синтез наблюдателей-дифференциаторов; численное моделирование; отчет о полученных результатах, научная публикация.