Разработка методов структурно-параметрического синтеза, оптимизации и настройки систем автоматического управления технологическими объектами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Анисимов, Анатолий Анатольевич

• Анисимов, Анатолий Анатольевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Анисимов, Анатолий Анатольевич

Содержание

Введение....................................................................................9

Глава 1. Проблемы разработки и настройки систем управления

технологическими объектами.........................................................21

Вводные замечания

1.1. Актуальные задачи управления технологическими объектами............22

1.2. Проблемы разработки и применения систем управления

с регуляторами состояния..............................................................31

1.3. Методы синтеза робастных систем автоматического управления........39

1.4. Анализ методов автоматической настройки систем управления

с регуляторами состояния..............................................................45

1.5. Методика структурно-параметрического синтеза САУ и постановка

задач исследования......................................................................52

Выводы....................................................................................56

Глава 2. Принципы структурно-параметрического синтеза робастных

систем управления с регуляторами состояния.....................................58

Вводные замечания

2.1. Постановка задачи робастного синтеза систем управления

с регуляторами состояния ............................................................60

2. 2. Особенности робастного модального управления

линейными объектами.....................................................................64

2.3. Элементы структурной оптимизации систем управления

с регуляторами состояния..............................................................70

2.4. Примеры синтеза робастных систем управления с регуляторами состояния..................................................................................74

2.5. Синтез робастных систем на основе регуляторов состояния

с обратными связями по производным координат объекта....................79

Выводы....................................................................................86

Глава 3. Особенности синтеза параметрически грубых систем

модального управления с наблюдателями состояния............................88

Вводные замечания

3.1. Постановка задачи робастного синтеза систем управления с наблюдателями состояния..............................................................89

3.2. Формирование основного темпа управления объектом по

условиям параметрической грубости................................................95

3.3. Выбор структуры и темпа подстройки наблюдателя состояния по условиям собственной параметрической грубости..............................100

3.4. Синтез систем управления на базе регуляторов с наблюдателями

состояния и обратными связями по производным координат.................107

Выводы.....................................................................................111

Глава 4. Принципы параметрической оптимизации систем управления

с регуляторами состояния............................................................113

Вводные замечания

4.1. Постановка задачи параметрической оптимизации систем управления с регуляторами состояния.............................................116

4.2. Формирование комплексных критериев оптимальности систем управления электромеханическими объектами..................................118

4.3. Применение комплексного критерия оптимальности для синтеза систем с регуляторами состояния...................................................123

4.4. Особенности параметрической оптимизации регуляторов состояния

с обратными связями по производным координат объекта......................132

4.5. Особенности параметрической оптимизации регуляторов

с наблюдателями состояния...........................................................137

Выводы.....................................................................................143

Глава 5. Разработка и исследование методов автоматической настройки систем управления с регуляторами состояния............................................145

Вводные замечания

5.1. Исследование методов автоматической настройки систем управления с регуляторами состояния.....................................................................148

5.2. Разработка методов настройки регуляторов состояния с использованием эталонной модели................................................161

5.3. Разработка метода настройки регуляторов состояния с использованием априорной информации........................................168

5.4. Разработка методов автоматической настройки систем на базе регуляторов с наблюдателями состояния.........................................177

5.5. Автоматическая настройка регуляторов состояния с

использованием искусственной нейронной сети................................185

Выводы...................................................................................194

Тлава 6. Разработка и экспериментальные исследования средств автоматической настройки систем управления

с регуляторами состояния............................................................196

Вводные замечания

6.1. Физическое моделирование электромеханических объектов средствами цифрового электропривода...........................................198

6.2. Разработка экспериментального стенда для физического моделирования электромеханических систем..................................206

6.3. Программная реализация алгоритмов автоматической настройки регуляторов состояний электромеханических систем.........................213

6.4. Экспериментальные исследования алгоритмов автоматической

настройки регуляторов состояния электромеханических систем............221

Выводы....................................................................................234

Заключение..............................................................................235

Список литературы..................................................................238

Приложения:

Приложение 1. Свидетельство о государственной регистрации программы для расчета регуляторов состояния "Sputnik"....................252

Приложение 2. Свидетельство о государственной регистрации

программы для определения областей устойчивости САУ "Skyeyes"........253

Приложение 3. Свидетельство о государственной регистрации программы для автоматической настройки регуляторов состояния

"AutoTuner"................................................................................254

Приложение 4. Интерфейс пользователя программы автоматической

настройки регуляторов состояния "AutoTuner"....................................255

Приложение 5. Процедура поиска оптимальных параметров регулятора

методом деформируемого симплекса...............................................256

Приложение 6. Программная реализация цифрового регулятора

состояния на языке высокого уровня Forth.........................................261

Приложение 7. Программная реализация цифровых полиномиальных

регуляторов на языке высокого уровня Forth......................................262

Приложение 8. Программная реализация регулятора с наблюдателем

состояния на языке высокого уровня Forth..........................................264

Приложение 9. Акт о внедрении результатов НИР в учебный процесс

кафедры "Электроника и микропроцессорные системы".......................267

Приложение 10. Акт сдачи-приемки исполнения обязательств

по этапу №6 Государственного контракта № 02.740.11.0067...................268

Приложение 11. Задание вузу (организации) - исполнителю проекта по аналитической ведомственной целевой программе "Развитие

научного потенциала высшей школы" на 2006-2007 годы.....................272

Приложение 12. Задание вузу (организации) - исполнителю проекта по аналитической ведомственной целевой программе "Развитие научного потенциала высшей школы" на 2009 год..............................278

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов структурно-параметрического синтеза, оптимизации и настройки систем автоматического управления технологическими объектами»

Введение

В настоящее время особую актуальность приобретает совершенствование технологических процессов и оборудования в различных отраслях промышленности с целью обеспечить выпуск конкурентоспособной продукции при минимальном расходе сырья и энергоносителей. Необходимым условием этого является повышение качества управления оборудованием, требующее в свою очередь применения эффективных средств автоматизации.

Наиболее перспективными с точки зрения автоматизации управления считаются машины и агрегаты непрерывного действия, объединяемые в поточные линии в текстильной, целлюлозно-бумажной, химической и металлургической промышленности, а также широко распространенные в различных отраслях металлорежущие станки, обрабатывающие центры и роботы-манипуляторы [1-3, 21-23, 46-48, 54].

Наиболее распространенными задачами, которые решают системы автоматического управления (САУ) поточными линиями, являются стабилизация и регулирование технологических параметров - скорости транспортирования, натяжения, ширины и плотности материала, а также температуры, давления, влажности в зонах обработки. Для систем управления станками и роботами промышленного назначения более характерны задачи управления линейными и угловыми перемещениями рабочих органов этих машин по заданным траекториям [31-33, 46-47, 102, 109, 111].

Эффективным инструментом управления технологическими параметрами промышленного оборудования являются электромеханические системы (ЭМС), включающие в себя силовой преобразователь, электродвигатель, механическую передачу и рабочий орган машины. Такие системы позволяют обеспечить высокое качество управления оборудованием, при этом являются более простыми и надежными в эксплуатации по сравнению с другими видами привода (гидравлическим, пневматическим) [31-33, 150, 151].

Однако до сих пор для управления промышленными установками в большинстве случаев применяются одноконтурные или каскадные САУ на основе

типовых регуляторов низкого порядка (П, ПИ, ПИД типов). Такой подход вполне оправдан при управлении инерционными объектами апериодического характера, например теплотехническими, а также более сложными электромеханическими объектами при умеренных требованиях к динамическим свойствам системы [31-33, 142, 150, 151, 152].

В задачах управления ЭМС в составе технологического оборудования применение типовых регуляторов основано на принципе каскадного управления, а также на понижении порядка модели объекта за счет пренебрежения малыми постоянными времени. Несмотря на известные преимущества такого подхода, системы с типовыми регуляторами не позволяют обеспечить высокое качество управления сложными или слабо демпфированными электромеханическими объектами [31-33].

Повышение требований к качеству управления требует учета влияния более тонких эффектов на работу технологического оборудования, что в свою очередь приводит к усложнению математических моделей рассматриваемых объектов. В этих условиях влияние скрытых и явных факторов сложности математической модели объекта снижает эффективность применения САУ каскадной структуры на базе типовых регуляторов низкого порядка [179].

Современная теория управления предлагает разработчику ряд методов синтеза САУ на основе регуляторов состояния повышенного порядка, позволяющих обеспечить высокое качество управления сложными объектами. К числу подобных управляющих устройств обычно относят безынерционные регуляторы состояния (PC), полиномиальные регуляторы (ПР) и регуляторы с наблюдателями состояния (РНС). Наиболее эффективными методами синтеза САУ сложными объектами при этом считаются модальное управление, оптимальное управление, а также интеллектуальные подходы [107, 108].

Развитие микропроцессорной техники привело к широкому распространению в различных отраслях промышленности управляющих ЭВМ и программируемых контроллеров, а также операционных систем реального времени, что позволяет реализовать весьма сложные алгоритмы управления. Кроме то-

го, имеются программные средства, позволяющие автоматизировать синтез регуляторов, в том числе методами модального и оптимального управления, а также проводить моделирование спроектированных САУ.

Вместе с тем, регуляторы состояния, синтезируемые методами современной теории управления, применяются в основном для управления уникальными объектами и не получают широкого распространения в промышленности. Очевидно, имеется ряд причин как объективного, так и субъективного характера, приводящих к подобному разрыву между теорией и практикой автоматического управления.

Важную роль в связи с этим играет проблема обеспечения робастности (параметрической грубости) синтезируемых САУ, то есть сохранения устойчивости и качества управления в условиях вариации параметров объекта в известных пределах [131, 133, 134, 136]. Параметрическая неопределенность большинства технологических объектов в промышленности существенно снижает эффективность сложных систем управления с регуляторами состояния, не обладающих робастными свойствами.

Попытки решения проблемы робастного синтеза САУ в рамках оптимизационного подхода, а также интервальных модификаций метода модального управления связаны с определенными трудностями. При этом использование оптимизационных методов синтеза робастных систем (Н2 и LMI -

методы, ¡л - оптимизация) может приводить к нерациональным техническим решениям в виде регуляторов повышенного порядка, а также к снижению качества управления при номинальных параметрах объекта [6, 82, 134].

Параметрическая грубость систем, синтезируемых методом модального управления, обеспечивается путем рационального выбора типа и структуры управляющего устройства, темпа формируемых переходных процессов в САУ, а при необходимости - преобразования модели объекта [171, 173, 174]. В связи с этим весьма актуальной задачей является разработка методики структурно-параметрического синтеза робастных САУ с регуляторами состояния на основе метода модального управления.

Синтез САУ с регуляторами состояния методом модального управления проводится на основе линеаризованной модели объекта и не позволяет учесть влияния на работу системы нелинейных факторов, ограничения координат, возмущающих воздействий [62, 95, 98, 107]. В связи с этим целесообразна разработка и применение методов дополнительной параметрической оптимизации робастных систем, синтезированных методом модального управления, с учетом перечисленных факторов.

Применение методов оптимизации при синтезе САУ с регуляторами состояния осложняется проблемой формирования критериев оптимальности, которые должны отражать комплекс технических требований к качеству управления. В то же время большинство известных критериев, в том числе квадратичные, носят косвенный характер, что затрудняет выбор весовых коэффициентов функционалов качества САУ [76, 110, 143, 185]. Поэтому необходима разработка методики формирования критериев, включающих в себя прямые показатели качества систем управления ЭМС и обеспечивающих сходимость алгоритмов численной оптимизации.

Применение САУ с регуляторами состояния, обладающими относительно большим числом степеней свободы, осложняется проблемой настройки подобных систем, решение которой в ручном режиме малоэффективно [4, 143, 166, 167]. Большинство известных методов автоматической настройки требует проведения множества экспериментов на объекте управления и не гарантирует сходимости применяемых поисковых алгоритмов. В связи с этим необходима разработка и исследование методов, обеспечивающих решение задачи настройки САУ в режиме реального времени при минимальном количестве натурных экспериментов.

Применение методов структурно-параметрического синтеза, оптимизации и настройки САУ с регуляторами состояния требует разработки соответствующих программных средств, поскольку решение этих задач в ручном режиме малоэффективно, а подчас и невозможно.

В соответствии с изложенным выше, целью данной диссертационной работы является развитие методов робастного синтеза, параметрической оптимизации и автоматической настройки линейных и линеаризованных САУ в направлении обеспечения статических и динамических показателей качества управления технологическими объектами, также разработка реализующих эти методы аппаратно-программных средств.

Достижение поставленной цели требует решения основных задач, заключающихся:

- в определении комплекса требований, предъявляемых к САУ технологическими объектами, выявлении комплекса осложняющих разработку таких систем факторов и анализе эффективности методов структурно-параметрического синтеза, оптимизации и настройки регуляторов состояния с точки зрения соответствия указанным требованиям;

- в выявлении основных факторов, оказывающих влияние на параметрическую грубость САУ, синтезируемых методом модального управления, и выработке рекомендаций по рациональному выбору типа, структуры и параметров регуляторов состояния, позволяющих обеспечить робастность подобных систем;

- в разработке новых вариантов структур систем управления с регуляторами состояния основных типов, позволяющих обеспечить высокую параметрическую грубость и помехоустойчивость при заданных динамических свойствах САУ;

- в разработке и исследовании эффективности методов оптимизации САУ с регуляторами состояния, основанных на применении комплексных критериев оптимальности, включающих в себя прямые показатели качества управления электромеханическими объектами в составе технологического оборудования;

- в разработке и исследовании новых методов автоматической настройки САУ с регуляторами, состояния, обеспечивающих достижение заданного ка-

чества управления при минимальном количестве экспериментов на реальном технологическом объекте;

- в создании комплекса аппаратно-программных средств, реализующих разработанные методы структурно-параметрической оптимизации и автоматической настройки САУ с регуляторами состояния, и экспериментальном исследовании эффективности этих средств.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе используются методы пространства состояний ТАУ, математический аппарат алгебры матриц и передаточных функций, методы робастного и оптимального управления. Исследование САУ электромеханическими объектами проводится методами структурного анализа и имитационного моделирования на ЭВМ, а также физического моделирования с использованием экспериментального оборудования.

Научная новизна работы определяется разработкой и реализацией новых подходов к решению проблем проектирования и настройки систем управления технологическими объектами:

1. Выявлены факторы, влияющие на параметрическую грубость САУ с безынерционными РС, динамическими ПР и с наблюдателями состояния различной структуры, синтезируемых методом модального управления и установлено, что границы областей параметрической грубости для одного и того же объекта с различными типами регуляторов состояния могут как совпадать, так и существенно отличаться.

2. Разработаны рекомендации по выбору оптимальных с точки зрения параметрической грубости САУ типа, структуры и параметров регулятора состояния, основанные на сопоставлении структуры объекта управления с каноническими формами управляемости (КФУ) и наблюдаемости (КФН) путем оценки норм матриц преобразования координат объекта.

3. Разработаны рекомендации по снижению чувствительности САУ с наблюдателями состояния к вариациям параметров объекта управления, а также собственных коэффициентов регулятора, основанные на рациональном

выборе структуры и параметров РНС, а также темпов переходных процессов в системе, синтезируемой методом модального управления.

4. Предложено структурное решение и соответствующая методика параметрического синтеза, позволяющая расширить и сделать непрерывной зону параметрической грубости систем управления с безынерционными РС, основанная на введении в структуру САУ дополнительных гибких обратных связей по координатам состояния.

5. Предложена методика параметрической оптимизации регуляторов состояния на основе комплексных критериев качества САУ, включающих в себя нормированные показатели быстродействия, точности и энергетических затрат, а также параметрической грубости и помехоустойчивости, обеспечивающая достижение компромисса между основными техническими требованиями к системе управления.

6. Разработаны методы автоматической настройки систем управления с регуляторами состояния базовых типов, основанные на применении эталонной модели САУ, а также снижении размерности задачи оптимизации и расчете параметров управляющего устройства при каждой итерации, позволяющие повысить эффективность поисковых алгоритмов оптимизации в режиме реального времени.

7. Предложен интеллектуальный метод настройки САУ, основанный на идентификации параметров объекта управления при помощи искусственной нейронной сети с последующей коррекцией параметров регулятора методом модального управления, позволяющий сократить длительность настройки до минимально возможного значения.

Научная ценность работы состоит в возможности применения полученных теоретических результатов, а именно методов структурно-параметрического синтеза, параметрической оптимизации на основе комплексных критериев качества и автоматической настройки в режиме реального времени робастных САУ с регуляторами состояния, при разработке сис-

тем управления электромеханическими объектами различного назначения, а также другими динамическими объектами.

Практическая ценность работы состоит:

1. В разработке методов оценки на начальном этапе проектирования параметрической грубости вариантов систем автоматического управления с регуляторами состояния различных типов и структуры.

2. В разработке методики структурно-параметрического синтеза робаст-ных систем управления с безынерционными и динамическими регуляторами состояния, а также с наблюдателями состояния на основе методов модального управления.

3. В разработке методики параметрической оптимизации САУ с регуляторами состояния различных типов на основе комплексных критериев оптимальности, включающих в себя прямые показатели качества управления.

4. В разработке алгоритмов автоматической настройки систем управления с регуляторами состояния, позволяющих обеспечить достижение результата в режиме реального времени.

5. В создании прикладного программного обеспечения, позволяющего проводить анализ параметрической грубости, оптимизацию и настройку систем управления с регуляторами состояния различных типов.

В соответствии с формулой специальности 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами, включающей методологию исследования и проектирования, формализованное описание и алгоритмизацию, оптимизацию и имитационное моделирование, внедрение и эксплуатацию АСУ ТП в диссертационной работе исследуются методы структурного и параметрического синтеза, оптимизации и автоматической настройки систем управления ЭМС, входящими в состав наиболее распространенных технологических объектов управления - металлорежущих станков, поточных линий, робототехнических комплексов.

В соответствии с областью исследования специальности 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами область диссертационного исследования включает в себя:

- теоретические основы и прикладные методы анализа и повышения эффективности и надежности АСУ ТП на этапах разработки, внедрения и эксплуатации;

- методы планирования и оптимизации отладки, сопровождения, модификации и эксплуатации функциональных подсистем АСУ ТП;

- теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализации решений прикладных задач при построении АСУ широкого назначения.

Связь с целевыми программами

Диссертационная работа выполнялась в соответствии:

- с аналитической ведомственной целевой программой "Развитие научного потенциала высшей школы" за 2006-2008 годы по проекту № 2.1.2/4285 "Развитие теории робастного модального управления для решения задач автоматизации технологических объектов" (объем финансирования 3,5 млн. рублей);

- с аналитической ведомственной целевой программой "Развитие научного потенциала высшей школы" за 2009-2010 годы по проекту № 2.1.2/4285 "Развитие теории робастного координирующего управления многосвязными мехатронными объектами" (объем финансирования 2,4 млн. рублей);

- с федеральной целевой программой "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" за 2009-2011 годы по теме "Создание энергосберегающих электромеханотронных модулей и систем на основе конечно-элементного компьютерного моделирования и синергетического управления в реальном времени", в соответствии с государственным контрактом № 02.74.11.0067 от 15.06.2009 года (объем финансирования 10,5 млн. рублей);

- с грантом Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ России НШ - 5921.2008.8 за 2008-2009 годы по теме "Формирование заданных свойств электромеханотронных модулей и систем на основе конечно-элементного моделирования и синергетического

17

конечно-элементного моделирования и синергетического управления в реальном времени" (объем финансирования 1,5 млн. рублей);

- с грантом Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ России НШ - 4108.2010.8 за 2010-2011 годы по теме "Структурно-параметрическая оптимизация электромеханотронных модулей и систем по комплексным критериям качества" (объем финансирования 1,0 млн. рублей);

- с грантом Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ России НШ - 1559.2012.8 за 2012-2013 годы по теме "Методы обеспечения робастных свойств электромеханотронных систем при ограниченной мощности исполнительных устройств" (объем финансирования 1,0 млн. рублей);

Использование результатов работы в учебном процессе

Разработанные на основе результатов исследований программные комплексы "Sputnik", "SkyEyes" и "AutoTuner", предназначенные для синтеза, оптимизации и настройки САУ с регуляторами состояния, внедрены на кафедре "Электроника и микропроцессорные системы" ИГЭУ.

Основные результаты проведенных исследований использовались при разработке учебных курсов "Теория нелинейных и дискретных систем управления", "Информационные и управляющие микропроцессорные системы", "Современные проблемы автоматизации и управления", "Идентификация объектов и систем управления" для студентов, обучающихся по направлениям 210100 "Электроника и наноэлектроника" и 220400 "Управление в технических системах", а также дисциплины "Идентификация объектов управления" для аспирантов специальности 05.13.06 "Автоматизация технологических процессов и производств".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались:

- на I, II, III и IV Всероссийских научно-технических конференциях "Проблемы разработки перспективных нано- и микроэлектронных систем"

(Институт проблем проектирования в микроэлектроники РАН, г. Москва, 2005, 2006, 2008 и 2010 годы);

- на Международной научно-технической мультиконференции "Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники", локальная конференция "Мехатроника, автоматизация, управление - 2007" (НИИ МВС ЮФУ, г. Таганрог, 2007 год);

- на 2-й Всероссийской научно-технической мультиконференции по проблемам управления МКПУ-2008, локальная конференция "Мехатроника, автоматизация, управление - 2008", (Концерн "ЦНИИ Электроприбор", г. Санкт-Петербург, 2008 год);

- на Международной научно-технической мультиконференции "Актуальные проблемы информационно-компьютерных технологий, мехатроники и робототехники", локальная конференция "Мехатроника, автоматизация, управление - 2009" (НИИ МВС ЮФУ, г. Таганрог, 2009 год);

- на 3-й Всероссийской научно-технической мультиконференции по проблемам управления МКПУ-2010, локальная конференция "Мехатроника, автоматизация, управление - 2010", (Концерн "ЦНИИ Электроприбор", г. Санкт-Петербург, 2010 год);

- на 4-й Всероссийской научно-технической мультиконференции по проблемам управления МКПУ-2011, локальная конференция "Мехатроника и эр-гатические системы - 2011" (НИИ МВС ЮФУ, г. Таганрог, 2011 год);

- на VII Международной (XVIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2012 (ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина", г. Иваново, 2012 год);

- на Международных научно-технических конференциях "Состояние и перспективы развития электротехнологий (Бенердосовские чтения)" (ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина", г. Иваново, 2005-2011 годы);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 работ, в том числе 10 статей в журналах и сборниках трудов, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК Министерства науки и образования для публикации материалов по докторским диссертациям, две статьи в журнале "Известия РАН. Теория и системы управления", две статьи в зарубежных изданиях, одно учебное пособие. Получены свидетельства о государственной регистрации 3 программ для ЭВМ, при разработке которых использовались материалы диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, включающего 223 наименования, и 12 приложений. Работа изложена на 283 страницах машинописного текста, содержит 95 рисунков и 31 таблицу.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Анисимов, Анатолий Анатольевич

Выводы

1. Разработанный экспериментальный стенд, содержащий реальные двигатели, силовые преобразователи, измерительные преобразователи и цифровую систему управления, позволяет проводить физическое моделирование многомассовых ЭМС с нежесткими связями, имитировать изменение упругости и моментов инерции механизма, а также учитывать возмущающие воздействия и нелинейные эффекты, присущие технологическим объектам управления.

2. Разработанные и реализованные на базе экспериментального стенда физическая модель двухмассовой ЭМС с вязкоупругой связью между массами, а также варианты цифровых регуляторов состояния основных типов - безынерционного PC, динамического ГТР и регулятора с НС - позволяют исследовать процессы автоматической настройки систем управления подобными объектами в режиме реального времени.

3. Разработанная в результате исследований программа автоматической настройки систем управления с цифровыми регуляторами состояния AutoTuner, использующая возможности пакета MatLab 7.1, операционной системы реального времени и языка высокого уровня Forth, реализует предложенные методы повышения эффективности поисковых алгоритмов настройки, том числе применение эталонной модели САУ, снижение размерности задачи оптимизации за счет учета априорной информации об объекте и расчет параметров регулятора при каждой итерации алгоритма.

4. Разработанные и реализованные на базе экспериментального стенда алгоритмы настройки систем управления с PC базовых типов работоспособны в режиме реального времени, в условиях воздействия нелинейных факторов и возмущений, характерных для систем электропривода. При этом методы непосредственной настройки различных типов PC оказываются наиболее помехоустойчивыми, а результаты настройки с использование априорной информации об объекте, а также основанные на применении ИНС, в большей степени зависят от влияния возмущающих факторов.

Заключение

В современных условиях повышение требований к качеству управления технологическим оборудованием приводит к применению детализированных математических моделей электромеханических объектов, обладающих как явными, так и скрытыми факторами сложности. В связи с этим становятся актуальными разработка и внедрение методов синтеза САУ на основе регуляторов состояний повышенного порядка, позволяющих эффективно решать задачи управления сложными динамическими объектами.

Практическое применение существующих методов как модального, так и оптимального управления требует решения задач обеспечения робастных свойств, параметрической оптимизации и автоматической настройки на объекте управления синтезируемых САУ с регуляторами состояний.

Обеспечение робастных свойств в рамках метода модального управления осуществляется путем выбора рационального типа РС, расчета областей параметрической грубости для заданной структуры и размещения динамических характеристик САУ в соответствующем интервале. Поскольку границы указанных областей для одного и того же объекта с различными типами РС могут существенно различаться, имеются предпосылки для структурной оптимизации САУ.

Выбор наиболее рационального с точки зрения обеспечения параметрической грубости типа и структуры регулятора состояний целесообразно проводить путем оценки степени близости объекта управления к каноническим формам управляемости и наблюдаемости, для чего могут применяться нормы матриц преобразования координат объекта. Для объектов, соответствующих КФУ, целесообразно применение регуляторов с обратными связями по вектору состояний, для соответствующих КФН - управляющих устройств входа-выхода, которым относятся динамические ПР и РНС.

Низкая чувствительность систем управления с РНС к вариации параметров объекта достигается путем формирования темпа основного процесса управления, при котором сохраняется минимально-фазовый характер переда-

точной функции РНС, включенного в контур обратной связи. Для достижения низкой чувствительности РНС как динамической системы к вариациям собственных параметров следует выбором формы представления и темпа подстройки наблюдателя обеспечить положительность коэффициентов матрицы обратных связей регулятора и матрицы подстройки.

При неблагоприятной структуре объекта управления введение в систему с РС или с РНС гибких обратных связей по производным координат состояния в большинстве случаев позволяет получить непрерывную зону параметрической грубости САУ. Это не только снижает статическую ошибку регулирования, но и улучшает робастные свойства САУ за счет повышения коэффициента петлевого усиления по сравнению с традиционной системой модального управления.

С целью обеспечения высокого качества управления рекомендуется проведение дополнительной параметрической оптимизации синтезированной САУ путем вариации параметров РС в окрестностях базовых значений, полученных методом модального управления, с использованием комплексных критериев, основанных на прямых показателях качества, нормированных по шкале Харрингтона. Такие критерии позволяют обеспечить компромисс между основными техническими требованиями к САУ - быстродействием, точностью, параметрической грубостью, энергетическими затратами и помехоустойчивостью.

Эффективное решение задач автоматической настройки РС различной структуры на объекте управления возможно за счет применения алгоритмов численной оптимизации САУ в режиме реального времени либо интеллектуальных методов, основанных на использовании искусственных нейронных сетей. Применение эталонной модели, сформированной на этапе синтеза САУ, обеспечивает устойчивую сходимость как градиентных, так и поисковых алгоритмов настройки независимо от начальных условий, влияния нелинейных факторов и помех. Дальнейшее снижение числа опытов и длительно-

сти настройки возможно за счет использования априорной информации о структуре и значениях параметров объекта управления.

Интеллектуальный метод, основанный на идентификации объекта управления при помощи искусственной нейронной сети с последующим расчетом параметров РС, например методом модального управления, позволяет значительно сократить длительность настройки САУ. Однако такой подход требует значительного объема априорной информации об объекте управления в виде диапазона изменения параметров и характеристик возмущающих воздействий.

Предложенные методы и подходы объединены в рамках общей методики структурно-параметрического синтеза, оптимизации и настройки САУ с регуляторами состояний различных типов. Разработанные алгоритмы реализованы в форме комплекса программных средств, позволяющих автоматизировать наиболее трудоемкие процессы параметрической оптимизации и настройки САУ на объекте управления.

Степень решения поставленных задач и уровень полученных результатов, определяющих развитие методов робастного синтеза, параметрической оптимизации и автоматической настройки САУ в направлении обеспечения высоких динамических и статических показателей качества управления технологическими объектами, свидетельствуют о достижении цели диссертационной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анисимов, Анатолий Анатольевич, 2013 год

Список литературы

1. Автоматизация технологических процессов в текстильной промышленности - Учебн. пособие/ Петелин Д.П., Козлов А.Б., Джелялов А.Р., Шах-нин В.Н. - M.: Легкая индустрия, 1980. - 320 с.

2. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности -Учебн. пособие / Плужников Л. Н. Елин А. В., Кочеров А. В. и др.; Под ред. Л. Н. Плужникова. - М.: Высш. шк., 1984. - 368 с.

3. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов/ A.M. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов, Н.К. Шапа-рев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 432 с.

4. Автоматы - настройщики следящих систем / Под ред. Новоселова Б.В.-М.: Энергия, 1975 - 264 с.

5. Акимов Л. В., Долбня В. Т., Клепиков В. Б., Пирожок А. В. Синтез упрощенных структур двухмассовых электроприводов с нелинейной нагрузкой // Под общей редакцией В. Б. Клепикова. - Харьков: НТУ «ХПИ», Запорожье: ЗНТУ, 2002. -160 с.

6. Александров А.Г. Методы построения систем автоматического управления . - М.: Издательство физико-математической литературы, 2008. - 232 с.

7. Александров А.Г. Алгебраические условия негрубости // Автоматика и телемеханика. - 2009. -N9, С. 56-68.

8. Александров А.Г. Запас устойчивости систем оптимального и модального управления // Автоматика и телемеханика. - 2007. - N8, С. 4-20.

9. Алферов В.Г., Хо Куан Фук. О проблеме параметрической чувствительности в системах управления // Электричество. - 1996. - N1- С. 77-83.

10. Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров. - М.: Высшая школа, 1994. - 544 с.

11. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами .М.: Наука, 1976 .- 184 с.

12. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B. Методы параметрической оптимизации полиномиальных регуляторов электромеханических систем // Электричество. - 2008. - N 3. - С. 52-58.

13. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B. Автоматическая настройка полиномиальных регуляторов электромеханических систем с использованием искусственной нейронной сети // Мехатроника, автоматизация, управление. -2008. -N 8. - С. 13-18.

14. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B. Автоматическая настройка полиномиальных регуляторов с использованием искусственной нейронной сети // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2008" / Сборник научных трудов. -М.: ИППМ РАН, 2008. - С. 98-101.

15. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B. Формирование критерия оптимальности в задачах синтеза регуляторов состояния электромеханических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009. -N 10. - С. 36-42.

16. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B., Аполонский B.B. Параметрическая оптимизация и настройка цифровых регуляторов состояния // Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2010" / Сборник научных трудов. - М.: ИППМ РАН, 2010. - С. 482-487.

17. Анисимов A.A., Котов Д.Г., Тарарыкин C.B., Тютиков В.В. Анализ параметрической чувствительности и структурная оптимизация систем модального управления с регуляторами состояния // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2011. №5. - С. 18-32.

18. Анисимов A.A., Тарарыкин C.B. Особенности синтеза параметрически грубых систем модального управления с наблюдателями состояния // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2012. №5. - С. 3-14.

19. Анисимов A.A. Автоматическая настройка регуляторов с наблюдателями состояний электромеханических систем // Труды VII Международной научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу: ФГБОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина" . - Иваново, 2012 . - С. 105 - 109.

20. Арановский C.B., Бардов В.М. Алгоритм идентификации параметров системы "двигатель-двухмассовый механизм" // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2010 .-N5, С. 15-18.

21. Барышников В. Д., Куликов С. Н. Автоматизированные электроприводы машин бумагоделательного производства. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 144 с.

22. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 392 с.

23. Беленький Л.И., Омельянчук Л.А., Швырев С.С. Автоматическое управление технологическими процессами отделочного производства - М.: Легпромбытиздат, 1990 - 208 с.

24. Бесекерский В. А., Изранцев В. В. Системы автоматического управления с микро-ЭВМ. - М.: Наука, 1987. - 320 с.

25. Бесекерский В.А., Небылов A.B. Робастные системы автоматического управления. -М.: Наука, 1983 г.

26. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования- 3-е изд.- М.: Наука, 1975.- 167 с.

27. Бобцов A.A. Алгоритм робастного управления неопределенным объектом без измерения производных регулируемой переменной // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2003- N8, С.82-96.

28. Бобцов A.A., Быстров C.B., Григорьев В.В. и др. Синтез статических регуляторов в дискретных системах с периодически изменяющимися коэффициентами методами модального управления // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2010 .-N5, С. 23-28.

29. Бороздин П.А., Сыроквашин В.В., Фокин А.Л. Синтез робастной системы управления методами прямого поиска экстремума // Изв. вузов. Приборостроение. - 2007.-N5, С. 25-34.

30. Бороздин П.А., Сыроквашин В.В., Фокин A.JI. Робастное управление линейным инерционным объектом // Изв. РАН. Теория и системы управления. - 2008. - N4, С. 41-49.

31. Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов В.В. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1984 .-216 с.

32. Борцов Ю.А., Соколовский Г.Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями . - СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 288 с.

33. Борцов Ю. А., Соколовский Г. Г. Тиристорные системы электропривода с упругими связями. - Л.: Энергия, 1979. - 160 с.

34. Браверман М. Э., Розоноэр Л. И. О грубости линейных динамических систем. ч.1 // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1991. - № 11. - С. 1723.

35. Буков В.Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. - Калуга.: Изд-во научной литературы Н.Ф. Бочкаре-вой, 2006 г.

36. Буков В.Н., Сельвесюк Н.И. Аналитический синтез робастных регуляторов на основе параметризации уравнения Лурье-Риккати // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2007 - N2, С.6-16.

37. Бургин Б. Ш. Варианты нормированного характеристического уравнения двухмассовой электромеханической системы // Электричество. - 1993. -№8. - С. 42-47.

38. Бурков А.П., Красильникъянц Е.В. Принципы построения программного обеспечения систем управления движением // Автоматизация в промышленности. - 2011-N5, С. 23-29.

39. Воевода A.A. Проектирование линейных управлений для линейных объектов с интервальными параметрами // Изв. РАН. Техническая кибернетика. - 1994.-N5, С.233-242.

40. Волгин Л. Н. Оптимальное дискретное управление динамическими системами / Под ред. П. Д. Крутько. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 240 с.

41. Волгин Л. Н. О грубых системах управления // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1989. - № 4. - С. 186-187.

42. Волков М.А., Ишматов З.Ш. Разработка и исследование робастной системы управления тиристорным электроприводом постоянного тока полиномиальными методами // Электротехника. - 2009 - N9, С. 60-66.

43. Воронов А. А. Синтез минимальных модальных регуляторов, действующих от измеримых входа и выхода линейного объекта. // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1993. - № 2. - С. 34-51.

44. Воронов А. А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. - М.: Наука, 1979.-336 с.

45. Воронов Е.М. Методы оптимизации управления многообъектными многокритериальными системами на основе стабильно-эффективных игровых решений: Учебник / Под редакцией Н.Д. Егупова . - М.: Изд-во МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2001. - 576 с.

46. Вукобратович М., Стокич Д., Кирчински Н. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. 376 с.

47. Вукобратович М., Стокич Д. Управление манипуляционными роботами: Пер. с англ. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. - 384 с.

48. Высокоскоростное формование волокон/ Под ред. А. Зябицкого и X. Каваи; Пер. с англ. - М.: Химия, 1988. - 488 с.

49. Гайдук А. Р. К исследованию устойчивости линейных систем // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1997. - № 3. - С. 153-160.

50. Гайдук А. Р. Синтез систем автоматического управления по передаточным функциям // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1980. - № 1. -С. 11-16.

51. Гайдук А.Р. Синтез робастных систем управления с запаздыванием// Автоматика и телемеханика.- 1997.- N1.- с.90-99.

52. Гайдук А.Р. Синтез систем управления при слабо обусловленной полноте объектов // Автоматика и телемеханика. - 1997 .- N4, С. 133-144.

53. Галяув Е.Р., Фуртат И.Б., Цыкунов A.M. Робастно-оптимальное управления параметрически и функционально неопределенными линейными объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2010 .-N2, С. 22-25.

54. Головенков С.Н., Сироткин С. В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. - М.: Машиностроение, 1988.-288 с.

55. Гончаров В.И., Удод A.C. Вещественный интерполяционный метод в задачах синтеза робастных систем // Интеллектуальные технологии.- 2005.-N10, С.56-60.

56. Гринберг А. С., Лотоцкий В. А., Шкляр Б. Ш. Управляемость и наблюдаемость динамических систем // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. -1991.-№1.-С. 3-21.

57. Гончаров В. И., Лиепиныи А. В., Рудницкий В. А. Синтез робастных регуляторов низкого порядка // Изв. РАН. Теория и системы управления. -2001. -№ 4. - С. 36-43.

58. Гудвин Г. К. Проектирование систем управления / Г. К. Гудвин, С. Ф. Гребе, М. Э. Сальгадо. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. - 911 с.

59. Гурентьев Е.А., Ишматов З.Ш., Плотников Ю.В. Робастная цифровая система управления асинхронным электроприводом // Электротехника. -2009.-N9, С. 34-41.

60. Дезоер Ч., Видьясагар М. Системы с обратной связью: вход-выходные соотношения. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1983. - 280 с.

61. Денисенко В.В. Непараметрическая модель объекта управления в ПИД регуляторах с автоматической настройкой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2009.-N6, С. 9-13.

62. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления: Пер. с англ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1970. - 620 с.

63. Джури Э. И. Робастность дискретных систем // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1999. - № 3. - С. 3-28.

64. Джури Е. Н. Робастность дискретных систем. Обзор // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1990 - N5, С. 12-21.

65. Дорф Р. Современные системы управления / Р. Дорф,., Р. Бишоп. Пер. с англ. Б. И. Копылова. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 832 с.

66. Еременко Ю.И., Полещенко Д.А., Глущенко А.И. Анализ методов реализации схемы нейросетового управления с самонастройкой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2012.-N6, С. 50-55.

67. Жирабок А.Н., Шлихт А.Г. Анализ управляемости динамических систем //Изв. РАН. Техническая кибернетика. - 1992. -N1, С. 101-107.

68. Жирабок А.Н. Анализ степени управляемости дискретных динамических систем // Изв. РАН. Теория и системы управления. - 2007. - N2, С. 7-14.

69. Захаров В.Н., Ульянов С.В. Нечеткие модели интеллектуальных промышленных регуляторов //Изв. РАН. Техническая кибернетика. - 1994-N5, С.168-210.

70. Зотов М.Г. Многокритериальное конструирование систем автоматического управления .- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004 г.

71. Зотов М.Г. О сложностях поиска и реализации в пространстве состояний оптимальных регуляторов // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. -2008.-N2, С. 17-25.

72. Зотов М. Г. Частотный критерий грубости и робастности для управляющих устройств различной сложности // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2001. - № 5. - с. 28-31.

73. Иванов Г. М., Левин Г. М., Хуторецкий В. М. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока. - М.: Энергия, 1978. -160 с.

74. Иванов Г. М., Никитин Б. К. Автоматизированный электропривод агрегатов непрерывного действия. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 224 с.

75. Иванов Д. В., Садомцев Ю. В. Синтез динамической обратной связи по выходу с учетом свойств грубости // Изв. РАН. Теория и системы управления. - 2000. - № 3. - С. 31-39.

76. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984.-541 с.

77. Ишматов З.Ш. Обеспечение грубости при синтезе цифровых систем управления электроприводом // Электротехника. - 2005-N9, С. 27-32.

78. Ишматов З.Ш. Использование метода полиномиальных уравнений для синтеза микропроцессорных систем управления электроприводом // Электротехника. - 2003.- N6, С. 33-39.

79. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления -М.: Мир, 1977.-350 с.

80. Ким Д.П. К синтезу оптимальной линейной системы управления по критерию обобщенной работы // Мехатроника, автоматизация, управление. -2009 .-N4, С. 7-10.

81. Ким Д.П. Синтез оптимальных по быстродействию непрерывных линейных регуляторов // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2009 - N3, С.5-14.

82. Киселев О.Н., Поляк Б.Т. Минимизация перерегулирования в линейных дискретных системах регуляторами низкого порядка // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2001 -N4, С.98-108.

83. Киселев О. Н., Поляк Б. Т. Синтез регуляторов низкого порядка по критерию Я00 и по критерию максимальной робастности // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1999. - №3. - С. 119-132.

84. Климов А.П., Ремизова O.A., Рудакова И.В., Фокин A.JI. Уменьшение чувствительности Н - оптимальной системы к влиянию неопределенности модели объекта // Изв. РАН. Теория и системы управления .- 2010. - N3, С. 27-32.

85. Ключев В. И. Теория электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -560 с.

86. Колесников А. А. Основы теории синергетического управления. - М.: Испо-сервис, 2000. - 264 с.

87. Колесников А. А. и др. Синергетическое управление нелинейными электромеханическими системами. - М.: Испо-сервис, 2000. - 248 с.

88. Колесников A.A. Синергетическое управление нелинейными электроприводами // Изв. вузов: Электромеханика .- 2006. - N1, С. 6-17.

89. Кондрашкова Г. А., Леонтьев В. Н., Шапоров О. М. Автоматизация технологических процессов производства бумаги. - М.: Лесн. пром-сть, 1989. -328 с.

90. Котов Д. Г., Тютиков В. В., Тарарыкин С. В. Синтез регуляторов состояния для систем модального управления заданной статической точности // Электричество. -2004. - № 8. - С. 32^13.

91. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети: Учебное пособие. - М.: Издательство физико-математической литературы, 2001. - 224 с.

92. Крутова И.Н. Формирование алгоритма управления итерационным процессом настройки параметров в системе с упрощенной эталонной моделью // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1998 - N2, С.72-84.

93. Крутько П.Д., Максимов А.И., Скворцов Л.Н. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. - М.: Радио и связь, 1988. - 306 с.

94. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. Цикл лекций: Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2004. - 576 с.

95. Крутько П. Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Линейные модели. - М.: Наука, 1987. - 304 с.

96. Крутько П. Д. Полиномиальные уравнения и обратные задачи динамики управляемых систем // Изв. РАН. Техн. Кибернетика. - 1986. -№ 1. - С. 125-133.

97. Кудинов Ю.И., Байков С.В., Кудинов И.Ю. Методы и модели нечеткого предикативного управления // Мехатроника, автоматизация, управление. -2010 .-N2, С. 2-8.

98. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства .М.: Машиностроение, 1976 .- 184 с.

99. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1986.

100. Кухаренко Н.В. Выбор коэффициентов квадратичных функционалов // Изв. вузов. Электромеханика. - 1984. - N6. - С. 32-35.

101. Ланкастер П. Теория матриц: Пер. С англ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982.-272.

102. Лебедев A.M. и др. Следящие электроприводы станков с ЧПУ/ A.M. Лебедев, Р.Т. Орлова, A.B. Пальцев. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 223 с.

103. Литвинов Н. Д. Метод расположения корней характеристического полинома, обеспечивающий заданные степень устойчивости и колебательности системы// Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1995. - № 4. - С. 53 -61.

104. Лозгачев Г. И. Синтез модальных регуляторов по передаточной функции замкнутой системы // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. -1995.-№4.-С. 49-55.

105. Лесин В.В., Лисовец Ю.П. Основы методов оптимизации. - М.: Издательство МАИ, 1998.- 344 с.

106. Малышков М. М., Лещенко В. Г., Лапшинская В. И. Автоматизация красильно-отделочного производства. - М: Легкая индустрия, 1976. - 280 с.

107. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 3: Методы современной теории автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова .- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.- 748 с.

108. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учеб. в 3 т. Том 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова .- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.- 736 с.

109. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: в 3 кн./ Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов/ Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. - М.: Высш. шк., 1988. -367 е.: ил.

110. Мита Ц., Хара С., Кондо Р. Введение в цифровое управление: Пер. с японского. - Мир, 1994. - 256 с.

111. Михайлов О. П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1990. -304 с.

112.Надеждин П.В. О практической неустойчивости (негрубости) систем, полученных по методу статьи [1] // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. -1973.-№5.-С. 196-198.

113. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / А. С. Клюев, А. Т. Лебедев, С. А. Клюев, А. Г. Товарнов; Под ред. А. С. Клюева. -2-е изд, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.-368 с.

114. Наумов В. Н., Пятов Л. И. Автоматика и автоматизация производственных процессов в легкой промышленности: Учебник. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. -256 с.

115. Никифоров В.О. Адаптивное и робастное управление с компенсацией возмущений - СПб.: Наука, 2003 г.

116. Никифоров В.О. Робастное управление линейным объектом по выходу // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1998 - N9, С.87-99

117. Новые разработки электроприводов для промышленных роботов и робототехнических комплексов/ Б.В. Гулыманов, В.М. Ситниченко, Л.А. Шпиглер. - Автоматизированный электропривод, 1990.

118.0пейко О.Ф. Синтез линейной системы на основании упрощенной модели объекта // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2005 - N1, С.29-36.

119. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации / Пер. с польского. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 344 с.

120.Параев Ю. И. Алгебраические методы в теории линейных систем управления. - Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1980. - 140 с.

121.Параев Ю.И. Уравнения Ляпунова и Риккати. - Томск: Изд-во Томского университета, 1989 г.

122. Первозванский А. А. Курс теории автоматического управления: Учеб. пособ. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 616 с.

123. Первозванский A.A., Гайцгори В.Г. Декомпозиция, агрегирование и приближенная оптимизация. - М.: Наука, 1979. - 344 с.

124. Перельмутер В. М., Сидоренко В. А. Системы управления тиристор-ными электроприводами постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -304 с.

125.Перепелкин Е.А. Численный метод редукции задачи модального управления многомерными объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009 .- N8, С. 2-6.

126. Песьяков Г.Н., Шевчук В.А. Системы регулирования, управления и контроля бумагоделательного оборудования. - М.: Лесная промышленность, 1983.- 160 с.

127. Петров Н.П., Поляк Б.Т. Робастное D -разбиение // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1991-N11, С.41-53.

128. Петров Ю. П. Устойчивость линейных систем при вариациях параметров // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1994. - № 11. - С. 186— 189.

129. Петров Ю. П., Сизиков В. С. Корректные, некорректные, и промежуточные задачи с приложениями: Учебное пособие для вузов. -СПб.: Политехника, 2003. - 261 с.

130. Петров Ю. П. , Петров Л. Ю. Неожиденное в математике и его связь с авариями и катастрофами. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 240 с.

131. Подчукаев В.А. Аналитические методы теории автоматического управления .- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002 .- 256 с.

132. Подчукаев В.А. Оптимальное модальное управление и наблюдение // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1983- N2, С.44-55.

133. Поляк Б.Т. Возможные подходы к решению трудных задач линейной теории управления // Труды III международной конференции "Идентификация систем и задачи управления" SICPRO 04 . - М.: 2004 . - С. 41-65.

134. Поляк Б.Т. Робастная устойчивость и управление / Б.Т. Поляк, П.С. Щербаков .- М.: Наука, 2002 .- 303 с.

135. Поляк Б.Т., Цыпкин Я.З. Частотные критерии робастной устойчивости и апериодичности линейных систем // Автоматика и телемеханика. -1990.-N9, С.45-54.

136. Поляк Б.Т. Международный симпозиум «Робастность в идентификации и управлении» // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1999. - №8. -С. 185-193.

137. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: Введение в специальность: Учеб. для вузов по спец. «Робототехн. системы и комплексы» -М.: Высш. шк., 1990.-224 с.

138. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для втузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. Лит., 1989. - 304 с.

139. Потемкин ВГ. Система инженерных и научных расчетов MatLab 5.x для студентов . - М.: Диалог-МИФИ, 1999 г.

140. Работа электроприводов робота при переменном моменте инерции/ Ю.А. Сабинин. - Автоматизированный электропривод, 1990. С. 237-243.

141. Рей У. Методы управления технологическими процессами. Пер. с англ. - М.: Мир, 1983.-368 с.

142.Ротач В. Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 293 с.

143.Ротач В.Я., Кузищин В.Ф., Клюев A.C. и др. Автоматизация настройки систем управления -М.: Энергоатомиздат, 1984 г.

144. Сафронов В.В., Быстров Л.Г. Построение и ранжирование полного множества матриц, сопровождающих характеристический полином в задачах моделирования, анализа и синтеза САУ // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009 .-N5, С. 11-16.

145.Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. Ч. III: Пер. с англ. под ред. Б.Р. Левина. - М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

146. Серегин М. Ю. Современное состояние и возможные пути решения проблем построения систем управления технологическими процессами // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2004.-N1, С. 2-8.

147. Сильверсюк Н.И. Адаптация параметров оптимального управления на основе прямых и обратных задач оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009 .-N9, С. 7-12.

148. Системы автоматического управления объектами с переменными параметрами: Инженерные методы анализа и синтеза/ Б. Н. Петров, Н. И. Соколов, А. В. Липатов и др. - М: Машиностроение, 1986. - 256 с.

149. Слита О.В., Ушаков A.B., Цветарный А.Ю. Синтез модального управления, доставляющего непрерывной системе гарантированный запас устойчивости // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009 .- N9, С. 2-6.

150. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и A.B. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 616 е., ил.

151. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Кру-повича, Ю.Г. Барыбина, M.JI. Самовера. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1982. - 416 с.

152. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. A.A. Красовского .- М.: Наука, 1987 -712 с.

153. Справочник проектировщика АСУ ТП/ Смелянский Т.Д., Амлинский Л.З., Баранов Б.А.- М.: Машиностроение, 1983.- 527 е., ил.

154. Современные методы идентификации систем: Пер. с англ./ Под ред. П. Эйкхоффа.- М.: Мир, 1983.- 400 с.

155. Современная прикладная теория управления: Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. A.A. Колесникова. -Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. 4.1. -400 с.

156. Современная прикладная теория управления: Синергетический подход в теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. Ч. II. - 559 с.

157. Современные методы управления многосвязными динамическими системами / Под ред. А. А. Красовского. Вып. 1. - М.: Энергоатомиздат, 2003. 624 с.

158. Современные методы управления многосвязными динамическими системами / Под ред. А. А. Красовского. Вып. 2. - М.: Энергоатомиздат, 2003. 556 с.

159. Соколовский Г.Г. Автоматическая настройка коэффициентов регулятора состояний // Сборник трудов АЭП, 1990, С. 65.

160. Соколовский Г.Г. Система управления электроприводом с упругостью // Электричество. - 1984. - № 1.

161.Солдатов В.В., Агабекян Н.Г. Робастное управление линейными стационарными системами на основе оптимального соотношения между составляющими хаоса и порядка // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика- 2005.-N5, С. 8-15.

162. Солдатов В.В., Юдин A.A., Гончаров A.B. Оптимизация линейных робастных систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.-2006.-N8, С. 11-13.

163. Солдатов В.В., Жиров М.В., Шаховской A.B. Многопараметрические цифровые регуляторы и методы их настройки // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2002.-N6, С. 8-15.

164. Стрейц В. Метод пространства состояний в теории дискретных линейных систем управления: Пер. с англ. - М.: Наука, 1985. - 296 с.

165. Тарарыкин С. В. Принципы управляемой синхронизации машин в технологических агрегатах для производства ленточных и волоконных материалов: Дис.... д-ра. техн. наук: 05.02.13., 05.09.03. - Иваново, 1992.

166. Тарарыкин С. В., Пучков А. В., Тютиков В. В. Методы и средства параметрической оптимизации и настройки микропроцессорных систем управления // Вестник ИГЭУ. -Иваново. - 2001. - № 1. - С. 51-56.

167. Тарарыкин C.B., Пучков A.B., Тютиков В.В. Параметрическая оптимизация и настройка регуляторов состояния линейных динамических систем// Электричество. - 2002.- N8. - С .40-48.

168. Тарарыкин C.B., Тютиков В.В., Котов Д.Г. Независимое формирование статических и динамических показателей систем модального управления // Электричество. - 2004. - № 11. - С. 56 - 62.

169. Тарарыкин С. В., Тютиков В. В., Красильникъянц Е. В. Физическое моделирование упругих механических систем средствами цифрового следящего электропривода // Электротехника. - 1999. - №3. - С. 11-15.

170. Тарарыкин С. В, Тютиков В. В. Обобщенная методика синтеза электромеханических систем с модальными регуляторами состояния // Изв. вузов. Электромеханика. - 1995. -№ 5-6. - С. 103-108.

171. Тарарыкин С. В, Тютиков В. В. Определение размерности вектора состояния при синтезе управляемых динамических систем // Изв. вузов. Электромеханика. - 1995. - № 1-2. - С. 69-74.

172. Тарарыкин С. В, Тютиков В. В. Проектирование регуляторов состояния упругих электромеханических систем // Электричество. - 1998. — № 3. — С. 52-57.

173. Тарарыкин С. В., Тютиков В. В. Робастное модальное управление динамическими системами // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2002. -№5.

174. Тарарыкин C.B., Тютиков В.В. Системное проектирование линейных регуляторов состояния // Изв. РАН. Теория и системы управления. - 1995. -N4.-С. 32-46.

175. Тарарыкин С. В., Тютиков В. В. Элементы структурной оптимизации следящих электромеханических систем с модальным управлением // Изв. вузов. Электромеханика. -1994. -№ 1-2. - С. 25-31.

176. Тарарыкин С. В. и др. Методика проектирования цифровых полиномиальных регуляторов электромеханических систем // Электричество .- 2000 .- N12.-С. 33-39.

177. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов / Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. - М.: Энергия, 1979. - 616 с.

178. Тютиков В. В., Тарарыкин C.B., Варков Е. А. Синтез дискретных систем модального управления заданной статической точности. // Электротехника. - 2003. - № 7.

179.Тютиков В.В. Анализ факторов сложности при синтезе систем модального управления // Современные наукоемкие технологии в инженерной и управленческой деятельности («КомТех-2004»): Изв. ТРТУ. Тематический

выпуск. Материалы Всероссийской НТК с международным участием. - Таганрог. - 2005. - № 1. - С. 44-^46.

180. Тэрано Т., Асаи К., Сугэно М. Прикладные нечеткие системы / Перевод с английского. - М.: 1993.-368 с.

181.Тягунов O.A. Выбор показателей качества при многокритериальной настройке параметров систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2008 .-N4, С. 12-16.

182. Ушаков А. В., Оморов Р. О. Оценка параметрической чувствительности линейных объектов управления по степени управляемости и наблюдаемости // Изв. вузов. Электромеханика. - 1984. - № 8. - С. 53-58.

183. Ушаков А. В., Оморов Р. О. Оценка потенциальной параметрической чувствительности желаемой динамической модели в задаче модального управления // Изв. вузов. Электромеханика. - 1982. - № 7. - С. 800-805.

184. Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. О проблеме неробастности спектра в задачах модального управления // Мехатроника, автоматизация, управление.-2011 .-N10, С. 8-13.

185. Филимонов Н.Б. Проблема качества процессов управления: смена оптимизационной парадигмы // Мехатроника, автоматизация, управление. -2010 .-N12, С. 2-10.

186. Фокин A.JI. Метод разделения движений и синтез робастной системы регулирования // Изв. вузов. Приборостроение. - 2002.-N4, С. 11-16.

187. Фрадков A. JI. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. - 296 с.

188.Фуртат И.Б. Модифицированный алгоритм робастного обхода интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009 .-N10, С. 2-7.

189. Фуртат И.Б. Непрерывно-дискретное робастное управление линейным объектом управления // Мехатроника, автоматизация, управление. -2010 .-N4, С. 10-16.

190. Харитонов В. JI. Об асимптотической устойчивости положения равновесия семейства систем линейных дифференциальных уравнений // Дифференциальные уравнения. - 1978. - № 11. - С. 2086-2088.

191.Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование.- М.: Мир, 1975.- 536 с.

192. Хиляков В.И. Копределению весовых коэффициентов функционалов качества // Изв. вузов. Электромеханика. - 1984. - N6. - С. 32-35.

193. Хлебалин H.A. Аналитический метод синтеза регуляторов в условиях неопределенности параметров объекта// Аналитические методы синтеза регуляторов: Межвуз. научный сб. / Саратовский политехи, ин.-т. -Саратов, 1981.-С. 107-123.

194. Хлебалин H.A., Шокин Ю.И. Интервальный вариант метода модального управления// ДАН СССР. -1991. - Т. 316, № 4, С. 846-850.

195. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. -655 с.

196.Хорошавин В.П., Фоттлер Ф.К., Бородин A.M., Бомко. В.Р. Синтез ДЭМС стабилизации скорости малочувствительной к изменению параметров

объекта // Автоматизированный электропривод. Межвузовский сборник научных трудов. - Новосибирск . - 1988, С. 10-16.

197. Цыкунов A.M., Фуртат И.Б. Синтез адаптивного управления по выходу для систем с запаздыванием на основе модифицированного алгоритма высокого порядка // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика-2006.-N8, С. 15-17.

198. Цыпкин Я. 3. Робастно оптимальные системы управления // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 1999. - № 3. - С. 25-37.

199.Черноруцкий Г. С., Сибрин А. П., Жабреев В. С. Следящие системы автоматических манипуляторов. - М.: Наука, 1987. - 272 с.

200. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. - 6-е изд., доп. и перераб. - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.

201. Шамигулов П.В. Расчет параметров настройки регуляторов систем автоматического регулирования // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика-2010.-N3, С. 22-25.

202. Шенфельд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы: Пер. с нем. / Под ред. Ю.А. Борцова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.-464 с.

203.Шестаков В.М. Регулируемые электроприводы отделочных агрегатов целлюлозно-бумажной промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1982.- 160 с.

204.Шестаков В.М. Системы электропривода бумагоделательного производства. - М.: Лесная промышленность, 1989. - 240 с.

205.Шульце К.-П., Роберг К.-Ю. Инженерный анализ адаптивных систем: Пер. с нем. - М.: Мир, 1992. - 280 с.

206. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния. Пер. с англ.- М.: Мир, 1975.- 680 с.

207.Ядыкин И.Б. Н2 - оптимальные алгоритмы настройки регуляторов с заданной структурой // Изв. РАН. Автоматика и телемеханика. - 2008 - N8, С.56-70.

208. Anisimov А.А., Tararykin S.V. Peculiarities of Synthesis of Parametrically Robust Modal Control System with State Observers // Journal of Computer and System Sciences International, 2012, Vol. 51, N5, pp. 617-627.

209. Anisimov A.A., Kotov D.G., Tararykin S.V., Tyutikov V.V. Analysis of Parametric Sensitivity and Structural Optimization of Modal Control Systems with State Controllers // Journal of Computer and System Sciences International, 2011, Vol. 50, N5, pp. 698-719.

210. Aschemann H., Minisini J., Rauh A. Interval arithmetic techniques for the design of controllers for nonlinear dynamical systems with application in mecha-tronics // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2010. №5. - С. 5-16.

211. Chen J., Huang T-C. Applying neural networks to on-line updated PID controllers for nonlinear process control // Journal of Process Control. 2004. N4.

212. Cheng V. H. L., Desoer C. A. Limitation on closed-loop transfer function due to right-half plane transmission zeros of the plant // IEEE Trans. Automat. Control. - 1980. v. AC-25. -№ 6. - P. 1218-1220.

213. Lee C:H, Teng C-C. Calculation of PID controller parameters by using a fuzzy neural network // ISA Transactions. 2003. N42.

214.MatLab 7.1. Control System Toolbox User's Guide. - USA: The MathWorks, 2005. - www.mathworks.com/.. ./pdf doc/nnet tb.pdf.

215.MatLab 7.1. Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox User's Guide. -USA: The Math Works, 2005. - www.mathworks.com/... /pdf_doc/gads_tb.pdf.

216.MatLab 7.1. Neural Networks Toolbox User's Guide. - USA: The MathWorks, 2005. - www.mathworks.com/.. ./pdf_doc/nnet_tb.pdf.

217.MatLab 7.1. Optimization Toolbox User's Guide. - USA: The MathWorks, 2005. - www.mathworks.com/.. ./pdf_doc/optim_tb.pdf.

218.MatLab 7.1. Robast Control Toolbox User's Guide. - USA: The MathWorks, 2005. - www.mathworks.com/.. ./pdf_doc/robust_tb.pdf.

219. Mita T. On zeros and responses of linear regulator and linear observers // IEEE Trans. Automat. Control. - 1977. v. AC-22. - № 3. - P. 423-428.

220. Omatu S., Khalid M., Yusof R. Neuro-Control and its Applications. -London : Springier, 1995.

221. Steinbaus Stefan. Comparison of Mathematical Programs for Data Analysis . - Germany: Munhen, 2004. - www.scientificweb.de/nerunch.

222.Trevor Martin. The Insider's Guide to the Philips ARM-7 Based Microcontrollers- UK: Hitex, 2005 .- www.hitex.com.uk.

223.Zaher-uddin M., Tudoroiu N. Neuro-PID tracking control of a discharge air temperature system // Energy Conversation and Management. 2004. N 45.