Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-384-391
УДК 519.71
АДАПТИВНАЯ РОБАСТНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ В ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМАХ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования: Парамонов А.В. Адаптивная робастная компенсация возмущений в линейных системах с запаздыванием // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 3. С. 384–391. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-384-391
Аннотация
Ссылка для цитирования: Парамонов А.В. Адаптивная робастная компенсация возмущений в линейных системах с запаздыванием // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 3. С. 384–391. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-384-391
Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрена задача компенсации внешнего возмущения для класса линейных стационарных объектов с известными параметрами и запаздыванием. Метод. Возмущение представлено как сумма нерегулярной и регулярной составляющих. Нерегулярная составляющая возмущения рассмотрена в качестве неизвестной ограниченной функции времени. Регулярная составляющая возмущения может быть представлена как неизмеряемый выход линейной автономной модели (экзосистемы) с известным порядком и неизвестными параметрами. Для решения задачи с помощью наблюдателя вектора состояния экзосистемы и предиктора этого вектора формируется параметризованное представление возмущения, которое позволяет применить метод непосредственной компенсации. В целях устранения негативного влияния запаздывания строится модифицированный алгоритм адаптации, который на основе расширенного вектора состояния генерирует настройки регулятора с упреждением. Для сохранения устойчивости замкнутой системы при наличии в возмущении нерегулярной составляющейв алгоритме адаптации используется робастная модификация. В отличие от распространенных подходов алгоритм не требует идентификации параметров возмущения и позволяет исключить из системы управления ограничения в виде критического коэффициента адаптации или запаздывания. Основные результаты. В целях демонстрации работы предлагаемого подхода приведены результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink. Результаты проиллюстрировали ограниченность всех сигналов в системе управления в условиях внешнего возмущения. Показано, что предлагаемый поход позволяет сохранить устойчивость в системе при разных значениях входного запаздывания. Практическая значимость. Алгоритм адаптивной компенсации рекомендуется использовать в: задачах управления различными устройствами активной виброзащиты, где возможно выделение доминирующих гармоник и спектра вибрационного сигнала; задачах управления робототехническими комплексами при наличии периодических (повторяющихся) движений; задачах компенсации качки в корабельных системах; задачах стабилизации космических объектов при наличии неконтролируемого вращения и т.д.
Ключевые слова: адаптивное робастное управление, компенсация возмущений, система с запаздыванием, внутренняя модель
Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01) и поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект 14.Z50.31.0031).
Список литературы
Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке ведущих университетов Российской Федерации (субсидия 074-U01) и поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект 14.Z50.31.0031).
Список литературы
-
Basturk H.I., Krstic M. State derivative feedback for adaptive cancellation of unmatched disturbances in unknown strict-feedback LTI systems // Automatica. 2014. V. 50. N 10. P. 2539–2545. doi: 10.1016/j.automatica.2014.08.002
-
Bodson M., Douglas S.C. Adaptive algorithms for the rejection of sinusoidal disturbances with unknown frequencies // Automatica. 1997. V. 33. P. 2213–2221. doi: 10.1016/S0005-1098(97)00149-0
-
Marino R., Santosuosso G.L., Tomei P. Robust adaptive compensation of biased sinusoidal disturbances with unknown frequency // Automatica. 2003. V. 39. N 10. P. 1755–1761. doi: 10.1016/S0005-1098(03)00170-5
-
Nikiforov V.O. Adaptive servocompensation of input disturbances // Proc. 13th IFAC World Congress. San-Francisco, USA, 1996. P. 175–180.
-
Nikiforov V.O. Nonlinear control system with compensation of external deterministic perturbations // Journal of Computer and Systems Sciences International. 1997. V. 36. N 4. P. 564–568.
-
Nikiforov V.O. Nonlinear servocompensation of unknown external disturbances // Automatica. 2001. V. 37. N 10. P. 1647–1653. doi: 10.1016/S0005-1098(01)00117-0
-
Nikiforov V.O. Adaptive non-linear tracking with complete compensation of unknown disturbances // European Journal of Control. 1998. V. 4. N 2. P. 132–139. doi: https://search.crossref.org/?q=10.1016%2FS0005-1098%2801%2900117-0
-
Никифоров В.О. Адаптивное и робастное управление с компенсацией внешних возмущений. СПб.: Наука, 2003. 282 с.
-
Francis D.A., Wonham W.N. The internal model principle for linear multivariable regulators // Applied Mathematics and Optimization. 1975. V. 2. N 4. P. 170–194. doi: 10.1007/BF01447855
-
Johnson C.D. Accommodation of external disturbances in linear regulator and servomechanism problems // IEEE Transactions on Automatic Control. 1971. V. 16. N 6. P. 635–644. doi: 10.1109/TAC.1971.1099830
-
Pyrkin A., Smyshlyaev A., Bekiaris-Liberis N., Krstic M. Rejection of sinusoidal disturbance of unknown frequency for linear system with input delay // American Control Conference. Baltimore, USA, 2010. P. 5688–5693.
-
Basturk H.I., Krstic M. Adaptive sinusoidal disturbance cancellation for unknown LTI systems despite input delay // Automatica. 2015. V. 58. P. 131–138. doi: 10.1016/j.automatica.2015.05.013
-
Бобцов А.А., Пыркин А.А. Компенсация гармонического возмущения в условиях запаздывания по управлению // Известия РАН. Теорияисистемыуправления. 2008. № 4. С. 19–23.
-
Gerasimov D.N., Nikiforov V.O., Paramonov A.V. Adaptive disturbance compensation in delayed linear systems: internal model approach // Proc. IEEE Conference on Control Applications. Sydney, Australia, 2015. P. 1692–1696. doi: 10.1109/CCA.2015.7320853
-
Pyrkin A.A., Bobtsov A.A. Adaptive controller for linear system with input delay and output disturbance // IEEE Transactions on Automatic Control. 2015. Art. 7358095. doi: 10.1109/TAC.2015.2509428
-
Narendra K.S., Annaswamy A.M. Stable Adaptive Systems. Prentice-Hall, 1989.494 p.
-
Annaswamy A., Jang J., Lavretsky E. Stability margins for adaptive controllers in the presence of time-delay // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit. Honolulu, Hawaii, 2008. Art. 2008-6659. doi: 10.2514/6.2008-6659
-
Герасимов Д.Н., Парамонов А.В., Никифоров В.О. Алгоритм компенсации мультигармонических возмущений в линейных системах с произвольным запаздыванием: метод внутренней модели // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016.Т. 16. № 6(106). С. 1023–1030. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-6-1023-1030
-
Gerasimov D.N., Paramonov A.V., Nikiforov V.O. Adaptive disturbance compensation in linear systems with input arbitrary delay: internal model approach // Proc. 8th Int. Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT). Lisbon, Portugal, 2016. P. 304–309. doi: 10.1109/ICUMT.2016.7765376
-
Ioannou P.A., Kokotovic P.V. Instability analysis and improvement of robustness of adaptive control // Automatica. 1984. V. 20. N 5. P. 583–594. doi: 10.1016/0005-1098(84)90009-8
-
Richard J.-P. Time-delay systems: an overview of some recent advances and open problems // Automatica. 2003. V. 39. N 10. P. 1667–1694. doi: 10.1016/S0005-1098(03)00167-5
-
Nikiforov V.O. Observers of external deterministic disturbances. I. Objects with known parameters // Automation and Remote Control. 2004. V. 65. N 10. P. 1531–1541. doi: 10.1023/B:AURC.0000044264.74470.48