Синтез систем управления на основе метода разделения движений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, доктор технических наук Уткин, Виктор Анатольевич

• Уткин, Виктор Анатольевич
• доктор технических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук Уткин, Виктор Анатольевич

Введение.

Глава 1. Метод разделения движений в задаче стабилизации

Раздел 1.1. Системы с разделяемыми движениями.

Раздел 1.2. Принцип блочного управления.

1.2.1.Основная идея блочного подхода в управлении.

1.2.2. Блочно-каноническая форма управляемости . 27 Раздел 1.3. Иерархический принцип стабилизации линейных систем.

Краткие выводы.

Глава 2. Инвариантность и автономность в системах с

разделяемыми движениями.

Раздел 2.1. Инвариантность и автономность в линейных системах.

2.1.1. Инвариантность к внешним возмущениям.

2.2.2. Автономность.

Раздел 2.2. Инвариантность в системах с большими коэффициентами и разрывными управлениями.

Раздел 2.3. Иерархический подход в задаче инвариантности.

Раздел 2.4. Синтез автономных систем.

2.4.1. Ограниченная задача автономности.

2.4.2. Расширенная задача автономности.

Краткие выводы.

Глава 3. Метод разделения движений в задаче динамической компенсации.

Раздел 3.1. Классическая постановка.

Распространение на общий случай.

3.1.1. Динамический компенсатор с непосредственной оценкой вектора модели возмущений.

3.1.2. Метод динамической компенсации.

3.1.3. Обобщение задачи динамической компенсации на общий случай.

3.1.4. Случай нестационарной модели возмущений с неизвестными параметрами.

Раздел 3.2. Метод динамической компенсации в системах с разделяемыми движениями.

3.2.1. Постановка задачи.

3.2.2. Системы с разделяемыми движениями.

3.2.3. Распространение на нелинейные системы.

Раздел 3.3. Системы с динамическими исполнительными устройствами.

Раздел 3.4. Общий случай линейных систем.

Раздел 3.5. Управление системами с гибкой структурой

3.5.1. Синтез управления в системах с гибкими структурами.

Раздел 3.6. Приложение к управлению роботами-манипуляторами.

3.6.1. Модель робота-манипулятора с гибкими звеньями.

3.6.2. Задача наблюдения.

3.6.3. Синтез управлений.

Краткие выводы.

Глава 4. Метод разделения движений в задачах наблюдения.

Раздел 4.1. Декомпозиционный подход к синтезу линейных асимптотических наблюдателей.

4.1.1. Постановка задачи. Блочно-каноническая форма наблюдаемости.

4.1.2. Декомпозиционные методы синтеза наблюдателей состояния.

Раздел 4.2. Задача наблюдения при наличии внешних возмущений.

Раздел 4.3. Декомпозиционный подход к синтезу нелинейных асимптотических наблюдателей.

4.3.1. Блочно - наблюдаемая форма нелинейных систем.

4.3.2. Синтез наблюдателей состояния.

Асимптотический подход.

4.3.2.1. Синтез управляющих воздействий асимптотического наблюдателя состояния в классе систем с большими коэффициентами.

4.3.2.2. Синтез управляющих воздействий асимптотического наблюдателя состояния в классе систем с разрывными управлениями.

4.3.3. Каскадный синтез наблюдателя состояния с конечными коэффициентами.

Раздел 4.4. Случай дискретных измерений.

4.4.1. Синтез систем с релейными измерениями.

4.4.2 Синтез обратной связи по выходным переменным.

4.4.3. Вибролинеаризация релейных датчиков на скользящих режимах.

Краткие выводы.

Глава 5. Задачи управления асинхронным электроприводом.

Раздел 5.1. Постановка задачи. Базовый алгоритм управления.

5.1.1. Модель асинхронного электропривода. Постановка задачи.

5.1.2. Синтез базового алгоритма управления.

Раздел 5.2. Электропривод с датчиком на валу.

Раздел 5.3. Бездатчиковый электропривод.

Раздел 5.4. Разностное представление модели электропривода.

Раздел 5.5. Примеры синтеза электроприводов различных конфигураций.

Краткие выводы.

Глава 6. Задачи управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Раздел 6.1. Управления топливоподачей ДВС с обратной связью по X - зонду.

6.1.1. Схемы синтеза систем с запаздыванием.

6.1.2. Модель объекта управления. Постановка задачи.

6.1.3. Результаты моделирования. 176 Раздел 6.2. Оценка циклового наполнения.

6.2.1. Постановка задачи и обозначения.

6.2.2. Описание динамической модели воздухоподачи.

6.2.3. Синтез алгоритма наблюдения в разомкнутом контуре воздухоподачи.

6.2.4. Дополнительная коррекция по обратной связи.

Краткие выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез систем управления на основе метода разделения движений»

Актуальность темы. Повышение эффективности и качества производственных процессов на современном этапе научно-технического прогресса в значительной степени связано с уровнем использования и качеством работы автоматических систем управления технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства. В диссертационной работе, на основе теории систем с глубокими обратными связями и разрывными управлениями, функционирующими в скользящих режимах, разрабатываются декомпозиционные методы синтеза систем управления в задачах стабилизации, инвариантности к внешним возмущениям, автономного управления и наблюдения. Тот факт, что в системах с глубокими обратными связями и разрывными управлениями осуществляется декомпозиция общего движения по темпам позволяет охарактеризовать их как класс систем с разделяемыми движениями. Актуальность разработки декомпозиционных методов синтеза задач управления вызвана возрастающей сложностью моделей современных технологических объектов управления, связанная, с одной стороны, с высокой размерностью вектора состояний и сложностью описания часто нелинейного оператора объекта управления, а с другой, их функционированием в условиях параметрической неопределенности и при воздействии внешних неконтролируемых возмущений. Методы системы с разделяемыми движениями (помимо указанной выше декомпозиции) являются классическим способом подавления внешних и параметрических возмущений и линеаризации нелинейных систем с помощью обратной связи. Разделение общего движения систем управления по темпам позволяет разделить процесс вычислений на основе ЭВМ по различным временным циклам расчета, что расширяет возможности практической реализации алгоритмов управления в реальном времени в условиях ограниченности вычислительных ресурсов. В тоже время, грубость алгоритмов управления на основе систем с разделяемыми движениями к параметрическим и внешним возмущениям также позволяет обойти вычислительные трудности за счет возможности приблизительных вычислений части модели объекта и простоты технической реализации алгоритмов управления.

Цель работы. Целью настоящей диссертации является разработка метода разделения движений в фундаментальных задачах теории управления - стабилизации с заданными темпами сходимости переходного процесса, инвариантности к неконтролируемым внешним возмущающим воздействиям, автономного управления и синтезу асимптотических наблюдателей состояний.

Структура диссертации. Указанный комплекс задач определяет структуру и содержание работы, состоящей из шести глав. Первый раздел каждой главы, как правило, носит обзорно -аналитический характер.

В Первой главе, на основе метода разделения движений, решается задача стабилизации линейных стационарных и нестационарных систем, функционирующих в условиях параметрической неопределенности.

В Разделе 1.1 вводится понятие систем с разделяемыми движениями. Показывается, что медленные (или скользящие) движения в системах с большими коэффициентами и разрывными управлениями описываются одними и теми же уравнениями метода эквивалентного управления меньшего порядка. Отмечается, что использование методов систем с разделяемыми движениями является искусственным способом приведения не сингулярно - возмущенных моделей объектов управления к их описанию сингулярно -возмущенными дифференциальными уравнениями.

В Разделе 1.2 на основе блочной формы управляемости линейных систем разработан блочный принцип управления в задаче стабилизации, позволяющий разбить решение задачи высокой размерности на независимо решаемые элементарные подзадачи меньшей размерности.

В Разделе 1.3 разработан иерархический принцип стабилизации, позволяющий в асимптотике (при больших коэффициентах в цепи обратной связи) обеспечить декомпозицию задачи синтеза при параметрических неопределенностях оператора объекта управления.

Во Второй главе исследуется проблема обеспечения инвариантности динамических систем управления к внешним неконтролируемым возмущениям и близкая к ней задача автономного управления, если рассматривать ее с точки зрения обеспечения независимости каждой из подсистем к перекрестным связям между ними.

В Разделе 2.1 изложены основные известные результаты теории инвариантности и автономного управления в рамках геометрического подхода.

В Разделе 2.2 предложен новый подход к решению задачи обеспечения инвариантности к не измеряемым возмущениям в системах с разделяемыми движениями в рамках систем с большими коэффициентами и разрывными управлениями, позволяющий компенсировать (с точностью до е) часть возмущений, принадлежащих пространству управляющих воздействий. Последнее обстоятельство позволяет аналогично «управлению по возмущению» также расширить класс инвариантных систем и, кроме того, уменьшить размерность задачи за счет организации принудительного движения системы по заданному многообразию в пространстве состояний.

В Разделе 2.3 решается задача синтеза инвариантных систем применительно к линейным многомерным системам общего вида на основе иерархического подхода, разработанного в решении задачи стабилизации.

Раздел 2.4 посвящен решению задачи автономного управления в рамках систем с разделяемыми движениями, позволяющими, в частности, обеспечить их инвариантность к внешним произвольным возмущениям с заданной точностью.

В Третьей главе, на основе метода разделения движений, решена задача динамической компенсации внешних возмущений заданного класса с обеспечением инвариантности относительно вектора выходных переменных в линейных многомерных стационарных системах.

В Разделе 3.1 приводится аналитический обзор основных результатов метода динамической компенсации. На основе использования канонических пространств и методов систем с разделяемыми движениями предлагаются алгоритмы синтеза инвариантных систем для случая нестационарной модели возмущений с неизвестными параметрами. Отмечаются трудности реализации метода динамической компенсации, связанные с высокой размерностью задачи и не грубостью к параметрическим неопределенностям. Эти трудности в какой-то степени удается преодолеть в рамках методов систем с разделяемыми движениями.

В Разделе 3.2 предложено решение задачи динамической компенсации возмущений, приложенных к каналам входных воздействий, позволяющее декомпозировать задачу синтеза высокой размерности на независимо решаемые подзадачи синтеза собственно объекта управления и выбора динамического компенсатора.

В Разделе 3.3 рассмотрен частный случай систем с динамическими исполнительными устройствами и осуществлена дополнительная декомпозиция задачи синтеза метода динамической компенсации.

В Разделе 3.4 полученные результаты используются для синтеза инвариантных систем, удовлетворяющим условиям автономности.

В Разделе 3.5 идея метода динамической компенсации распространяется на управление системами с гибкой структурой, где вместо внешней модели возмущений рассматривается часть модели объекта управления, соответствующая поведению гибких мод.

В Разделе 3.6. в качестве приложения рассмотрена задача управления роботами-манипуляторами с гибкими звеньями.

В Четвертой главе разработаны декомпозиционные методы синтеза асимптотических наблюдателей состояния для линейных и нелинейных моделей объектов управления, функционирующих в условиях параметрических неопределенностях и при наличии внешних возмущений позволяющие разделить задачу наблюдения высокого порядка на независимо решаемые подзадачи меньшей размерности.

В Разделе 4.1 предложены декомпозиционные методы синтеза линейных наблюдателей на основе блочной формы наблюдаемости и в классе систем с разделяемыми движениями.

В Разделе 4.2 предложено решение задачи наблюдения линейными многомерными системами при воздействии произвольных внешних возмущений.

В Разделе 4.3 приводится конструктивная процедура синтеза наблюдателей состояний нелинейных систем общего вида, позволяющая в большей мере, чем известные результаты, сохранить нелинейные составляющие модели объекта управления и декомпозировать задачу синтеза.

В Разделе 4.4 рассмотрена часто встречающаяся на практике и мало изученная в теории управления задача управления и наблюдения для линейных систем с релейными (двухуровневыми) измерениями.

В Пятой главе, на основе метода разделения движений решены задачи управления асинхронными электроприводами различной конфигурации.

В Разделе 5.1 разрабатывается иерархический алгоритм управления при полной информации о векторе состояний.

В Разделе 5.2 решена задача наблюдения вектора состояний при наличии информации о положении или скорости вращения вала двигателя.

В Разделе 5.3 задача наблюдения решена при наличии информации только о токе статора.

В Разделе 5.4 на основе решения задачи Коши и метода разделения движений получена разностная модель асинхронного привода необходимая для микропроцессорной реализации.

В Разделе 5.5 приводятся схемы микропроцессорной реализации алгоритмов управления асинхронных электроприводов различной конфигурации в задачах позиционирования и управления по скорости и приводятся результаты моделирования на ПК в среде Ма^аЬ и стендовых испытаний.

В Шестой главе разработана алгоритмы управления топливоподачей в двигателях внутреннего сгорания с обратной связью по релейному А, - зонду (датчик состава выхлопных газов). Предложенные принципиально новые алгоритмы, существенно повышающие качество системы управления на переходных режимах, улучшают топливоэкономические, мощностные и экологические показатели.

В Разделе 6.1. методы теории систем с разделяемыми движениями, разработанные в теоретических главах работы, использованы для синтеза микропроцессорной системы управления. Решена задача обеспечения стехиометрического соотношения воздух/топливо, которое необходимо точно поддерживать при использовании трехкомпонентных нейтрализаторов выхлопных газов.

В Разделе 6.2. декомпозиционные методы синтезы наблюдателей состояния использованы для оценки циклового наполнения и компенсации запаздывания, связанного с конечной скоростью перемещения отработавших газов от выпускного клапана до места установки х - зонда.

Основными научными результатами, выдвигаемыми на защиту, являются:

1. Каскадный (блочный) принцип синтеза задачи стабилизации на основе сведения модели объектов управления к блочной форме управляемости и использования методов синтеза систем с глубокими обратными связями и разрывными управлениями, позволяющий декомпозировать задачи синтеза высокой размерности на независимо решаемые подзадачи меньшей размерности и обеспечить грубость к изменению параметров модели объекта управления. Существенно для реализации алгоритмов управления в реальном времени, что использование иерархической структуры управлений позволяет осуществить декомпозицию движений замкнутой системы по темпам.

2. Методы синтеза (в рамках данного подхода) задач стабилизации, обеспечения инвариантности к внешним и параметрическим возмущениям и автономного управления для широкого класса линейных и нелинейных моделей технологических процессов, позволяющие в задачах стабилизации - синтезировать стабилизирующие обратные связи с конечными коэффициентами и сохранением декомпозиции процедуры синтеза. обеспечения инвариантности - расширить класс инвариантных систем по сравнению с известными результатами теории линейных и разрывных систем и обеспечить заданную точность с конечными коэффициентами в цепи обратной связи с сохранением декомпозиции процедуры синтеза. автономного управления - решить задачу автономного управления при наличии внешних возмущений для общего случая линейных систем. динамической компенсации - декомпозировать задачу синтеза высокой размерности (включающей модель объекта управления и динамическую модель возмущений) на независимые подзадачи стабилизации собственно объекта управления и выбора динамического компенсатора.

3. Декомпозиционные методы синтеза (на основе метода разделения движений) линейных и нелинейных наблюдателей состояний при наличии внешних и параметрических возмущений в модели объекта управления.

3.1. Процедура выбора управляющих воздействий наблюдателей состояния, обеспечивающих заданную точность оценки переменных вектора состояний при воздействии на объект управления ограниченных по модулю возмущений, на основе второго метода Ляпунова, в котором также применяется принцип декомпозиции.

3.2. Процедура обеспечения асимптотической сходимости оценок компонент вектора состояний объекта управления для случая Липшицевых нелинейных систем.

4. Решение прикладных задач.

4.1.Решение задач управления асинхронными электроприводами различной конфигурации на основе метода разделения движений.

4.2. Использование разработанных алгоритмов в синтезе системы управления топливоподачей в двигателях внутреннего сгорания с обратной связью по X -зонду.

4.3. Применение метода динамической компенсации в задаче управления роботами-манипуляторами с гибкими звеньями.

Методика проведенияисследований. Теоретические исследования диссертационной работы обоснованы математически с использованием методов современной теории автоматического управления: методов разделения движений в классе систем с глубокими обратными связями и разрывными управлениями на основе скользящих режимов, теории асимптотических наблюдателей состояния, теории автономности, дискретных систем, линейной алгебры, дифференциального исчисления, теории инвариантности, теории устойчивости.

Исследования качественных характеристик алгоритмов проводились с помощью пакета прикладных программ для моделирования динамических систем управления МАТЬАВ 4.2 при использовании современных средств вычислительной техники.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем. Предложены декомпозиционные методы синтеза многомерных линейных и нелинейных систем, функционирующих в условиях параметрической неопределенности и при воздействии неконтролируемых внешних возмущений, позволяющие разделить задачи высокой размерности на независимо решаемые подзадачи меньшей размерности. Использование методов систем с разделяемыми движениями позволило расширить класс стабилизируемых, инвариантных, автономных и наблюдаемых систем: в задаче стабилизации на основе блочной формы управляемости разработан иерархический подход к выбору управляющих воздействий, позволяющий обеспечить решение задачи стабилизации с заданными темпами сходимости для линейных стационарных и нестационарных систем при параметрической неопределенности модели объекта управления; в задаче обеспечения инвариантности к неконтролируемым возмущениям получены условия инвариантности с заданной точностью; в задаче автономного управления на основе метода расширения пространства состояний разработана процедура синтеза автономных систем, позволяющая с необходимостью и достаточностью определить класс автономных систем; на основе метода динамической компенсации возмущений заданного класса предложены алгоритмы синтеза инвариантных систем для линейных и нелинейных систем управления, обеспечивающие грубость к параметрическим неопределенностям; предложено каскадное решение задачи наблюдения для линейных и нелинейных систем в условиях параметрической неопределенности оператора объекта управления и при наличии внешних неконтролируемых возмущений, разработаны процедуры синтеза устройств наблюдения при релейных измерениях.

Практическая значимость и реализация результатов работы в промышленности. Разработанный метод разделения движений в задачах синтеза систем управления может быть эффективно использованы для синтеза задач управления высокой размерности широким классом технических объектов, функционирующих в условиях неопределенности и при воздействии внешних неконтролируемых возмущений. Предложена микропроцессорная реализация алгоритмов управления асинхронным электроприводом и системой управления топливоподачей в ДВС.

Разработанные алгоритмы и методы построения каскадных систем управления использованы при создании программного обеспечения контроллеров семейства «Январь на АО «АВТОВАЗ» (г. Тольятти).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 9-ом (Будапешт, 1984) и 14-ом (Пекин, 1999), Всемирных конгрессах ШАС, Международном симпозиуме по системам с переменной структурой и их приложениям VSS'90 (Сараево, 1990), Всесоюзном совещании "Управление многосвязными системами" (Суздаль, 1990), Международном совещании по сингулярным возмущениям и решениям в системах управления (Переяславль - Залесский, 1993), симпозиуме IF АС по синтезу нелинейных систем NOLCOS'95 (Лайк Тахо, США, 1995), II-IV Международных научно - практических конференциях «Проблемы развития автомобилестроения в России» (Тольятти, 1996-1998), Международном симпозиуме «Электронные системы управления впрыском топлива и зажиганием бензиновых двигателей» (Суздаль, 1997), Международном конгрессе «Нелинейный анализ и его приложения» (Москва 1998), IV Международной научно технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения« АПЭП-98 (Новосибирск, 1998), VI и V Международных научно-технических конференциях по двигателям внутреннего сгорания и моторным транспортным средствам MOTAUTO'98 (Витоша, Болгария 1998), MOTAUTO'99 (Пловдив, Болгария, 1999), Научно-технических семинарах по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок (Москва, МГТУ, 1998, 1999), Международной конференции по проблемам управления (Москва, ИРУ РАН, 1999), Международной научно-практической конференции «Теория активных систем»(Москва, 1999), Международной конференции по мехатронике (Mechatronics, Швеция, 1998), IV Международной конференции по системам, автоматическому управлению и измерениям (SAUM, Югославия, 1998), International Conference on Machine Automation Mechatronics. Spell Profitability (Tampere, Finland, 1994), IFAC-Workshop "Motion Control" (Munich, 1995), Int. Conferences on »Modelling of Systems» MOSIS'95 (Ostrava, Czech Republic, 1995), MOSIS'96 (Krnow, Czech Republic, 1996), 2nd EPE Chapter Symposium on «Electric Drive Design and Applications» (Nancy, France, 1996), Int. Conference EDPE' 96 on «Electric Drives and Power Electronics»(High Tatras, Slovakia, 1996), The Third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (Russia, Novosibirsk, 1999). Результаты работы докладывались на семинарах Института проблем управления РАН (Москва, 1990 - 1999).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 32 печатных работы.

Объем работы. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, одного приложения и списка литературы, включающего 130 наименований. Содержит 207 страниц.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Уткин, Виктор Анатольевич

Основные результаты диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработан каскадный принцип синтеза задачи стабилизации на основе сведения модели объектов управления к блочной форме управляемости и использования методов синтеза систем с глубокими обратными связями и разрывными управлениями, позволяющий декомпозировать задачи синтеза высокой размерности на независимо решаемые подзадачи меньшей размерности и обеспечить грубость к изменению параметров модели объекта управления. Существенно для реализации алгоритмов управления в реальном времени, что использование иерархической структуры управлений позволяет осуществить декомпозицию движений замкнутой системы по темпам.

2. В рамках данного подхода предложены методы синтеза задач стабилизации, обеспечения инвариантности к внешним и параметрическим возмущениям и автономного управления для широкого класса линейных и нелинейных моделей технологических процессов, позволяющие в задачах стабилизации - синтезировать стабилизирующие обратные связи с конечными коэффициентами и сохранением декомпозиции процедуры синтеза. обеспечения инвариантности - расширить класс инвариантных систем по сравнению с известными результатами теории линейных и разрывных систем и обеспечить заданную точность с конечными коэффициентами в цепи обратной связи с сохранением декомпозиции процедуры синтеза. автономного управления - решить задачу автономного управления при наличии внешних возмущений для общего случая линейных систем. динамической компенсации - декомпозировать задачу синтеза высокой размерности (включающей модель объекта управления и динамическую модель возмущений) на независимые подзадачи стабилизации собственно объекта управления и выбора динамического компенсатора и распространить данный подход на широкий класс нелинейных систем.

3. На основе метода разделения движений предложены декомпозиционные методы синтеза линейных и нелинейных наблюдателей состояний при наличии внешних и параметрических возмущений в модели объекта управления:

3.1. На основе второго метода Ляпунова разработана процедура выбора управляющих воздействий наблюдателей по заданной точности оценки переменных вектора состояний при воздействии на объект управления ограниченных по модулю возмущений.

3.2. Показано, что для нелинейных систем, удовлетворяющих условиям Липшица, использование этой процедуры обеспечивает асимптотическую сходимость оценок компонент вектора состояний объекта управления.

4. В качестве приложений рассмотрены задачи управления в роботами - манипуляторами, асинхронным электроприводом и топливоподачей в двигателе внутреннего сгорания ДВС. Существенной особенностью моделей перечисленных объектов управления является наличие в их составе релейных элементов, что предполагает естественное решение задач синтеза в рамках методов систем с разрывными управлениями.

4.1. В задачах управления асинхронным электроприводом предложены декомпозиционные методы синтеза управлений при различных комплектациях электропривода, в частности, без датчика на валу.

4.2. В рамках синтеза системы топливоподачи ДВС предложен новый метод синтеза для систем с запаздыванием и релейными измерениями, основанный на использовании вибролинеаризующего сигнала, позволяющий обеспечить высокочастотные переключения релейного выхода замкнутой системы и использовать среднюю составляющую релейного выхода для компенсации запаздывания на низких частотах известными методами, для реализации которых необходим непрерывный сигнал выходных переменных.

Задача оценивания переменных состояния воздушного тракта ДВС решена на основе разработанных декомпозиционных методов синтеза асимптотических наблюдателей состояний.

Результаты моделирования системы управления топливоподачей ДВС показали эффективность предложенных алгоритмов, которые были использованы при создании программного обеспечения контроллеров семейства «Январь» на АО «АВТОВАЗ»., что подтверждается актом о внедрении (см. Приложение).

Работа в теоретической части была поддержана международными грантами:

- International Science Foundation: Grants Number N3D000, N3D300. Title of grants: The Block Control Principle for Nonlinear Systems,

-INTAS-94-0965, Nonlinear and adaptive control of mechanical and electromechanical systems.

Практические разработки по электроприводам были поддержаны международными грантами:

- INTAS-93-0317. Title of grant: «Sliding mode control of electric drives».

- INCO - COPERNICUS - 960169. Title of grant: «Universal Microprocessor Controlled Sensorless Industrial Electrical Drive» , Acronym: "Unidrive".

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Уткин, Виктор Анатольевич, 2000 год

1.Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Физматгиз, 1959.

2. Айзерман М. А. Краткий очерк становления и развития классической теории регулирования и управления.-Автоматика и телемеханика, 1993, № 7, с. 1-18.

3. Андреев Ю.П. Управление конечномерными линейными объектами. М.: Наука, 1976. - 424 с.

4. Белман Р. Введение в теорию матриц. М.: Наука, 1976. - 351 с.

5. Борцов Ю.А., Юнгер И.Б. Автоматические системы с разрывным управлением. JL: Энергоиздат, 1986.

6. Брайсон А., Хо Ю Ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972.

7. Васильева А.Б., Бутузов В.Ф. Асимптотическое разложение сингулярно возмущенных уравнений. М.: Наука, 1973.

8. Васильева А.Б., Бутузов В.Ф. Сингулярно возмущенные уравнения в критических случаях. М.: Изд-во МГУ, 1978.

9. Воронов A.A. и др. Теория автоматического управления. В 2-х ч. -М.: Высшая школа, 1986.

10. Ю.Востриков A.C., Юркевич В.Д. Синтез многоканальных систем с вектором скорости в законе управления. Автоматика и Телемеханика, №2, 1993, с. 51-64.

11. Гатмахер Ф. Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967.

12. Геращенко Е.И., Геращенко С.М. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем. М.: Наука, 1975. - 295 с.

13. Гирявец А. К. Теория управлением автомобильным двигателем. -М.: Стройиздат, 1997, 173 с.

14. Грауэрт Г., Либ П., Фишер В. Дифференциальное и интегральное исчисление. М.: Мир, 1971. 680 с.

15. Гурецкий X. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение, 1974. -327 с.

16. Деруссо П. Пространство состояний в теории управления. -М.: Наука,- 620 с.

17. Динамика управления роботамиАПод ред. Е.И. Юркевича. М.: Наука, 1984.

18. Дракунов С.В.,Изосимов Д.Б.,Лукьянов А.Г.,Уткин В.А.,Уткин В.И. Принцип блочного управления.Часть 1.-Автоматика и Телемеханика,N 5, 1990, с.38-47.

19. Дракунов С.В.,Изосимов Д.Б.,Лукьянов А.Г.,Уткин В.А.,Уткин

20. В.И. Принцип блочного управления.Часть 2.-Автоматика и Телемеханика,N 6, 1990, с.20-32.

21. Дралюк Б.Н., Синайский Г.В. Системы автоматического регулирования объектов с транспортным запаздыванием. М.: Энергия, 1969.

22. Емельянов C.B. Системы автоматического управления с переменной структурой. -М.: Наука, 1967. 336 с.

23. Емельянов C.B., Коровин С.К. Пути развития типов обратных связей и их применение при построении замкнутых динамических систем. Проблемы управления и теории информации, 1981, т. 10, № 3, с. 161 - 174.

24. Емельянов C.B., Коровин С.К. Системы управления с переменной структурой. В кн. Итоги науки и техники. Техническая кибернетика, т. 13.-М.: ВИНИТИ, 1980.-е. 151 - 198 с.

25. Емельянов C.B., Коровин С.К., Сизиков В.И. Применение координатно параметрической обратной связи при синтезе систем автоматического управления. - Проблемы управления и теория информации, 1981, т. 10, № 4, с. 237 - 251.

26. Исследования по теории многосвязных системА Сб. под ред. Петрова Б.Н. -М.: Наука, 1982, 152 с.

27. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1971. - 400 с.

28. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977. -650 с.

29. Колмановский В. Б., Носов В. Р. Устойчивость и периодические режимы регулируемых систем с последействием. -М.: Наука, 1981.

30. Краснова С.А., Уткин В.А. Идентификация массового расхода воздуха в цилиндрах ДВС. Межвузовский сборник научных трудов

31. Автомобильные и тракторные двигатели», Москва, выпуск XV, 1999, с 34-40.

32. Кругов В. И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989.

33. Кулебакин B.C. К теории автоматических вибрационных регуляторов электрических машин. Теоретическая и экспериментальная электротехника, 1932, № 4, с. 3 - 21.

34. Кунцевич В.М., Лычак М.М. Синтез систем автоматического управления с помощью функций Ляпунова. М.: Наука, 1977.

35. Куржанский А.Б. Управление и наблюдение в условиях неопределенности. М.: Наука, 1977.

36. Лукьянов А.Г., Уткин В.И. Методы сведения уравнений динамических систем к регулярной форме. Автоматика и телемеханика, № 4, 1981. с. 5-13.

37. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. -М.: Наука, 1980. 535 с.

38. Мееров М.В. Системы многосвязного регулирования. -М.: Наука, 1965, 384 с.

39. Озеров Л.А., Разнополов O.A., Штессель Ю.В. Дополнительное управление в задаче синтеза инвариантных разрывных систем. -Известия ВУЗ, Приборостроение, ЛИТМО, Том. XXXII, № 7, 1989, с. 20 24.

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

41. Петров Б.Н. Принцип инвариантности и условия его применения при расчете линейных и нелинейных систем. -Труды 1-го Международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению, М.: 1961, с. 259-271.

42. Петров Б.Н., Рутковский В.Ю., Земляков С.Д. Адаптивное координатно- параметрическое управление нестационарными объектами. М.: Наука, 1980.

43. Петровский И.Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1964. - 272 с.

44. Попов е.П., Пальтов И.П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем. М.: Физматгиз, 1960. - 792 с.

45. Пятницкий Е.С. Синтез иерархических систем управления механическими объектами на принципе декомпозиции, ч. I и И. -Автоматика и телемеханика, 1989, № 1,2,

46. Рашевский П.К. Геометрическая теория управлений с частными производными. М.: Гостехиздат, 1947, 354 с.

47. Розоноэр Л. И. Вариационный подход к проблеме инвариантности систем автоматического управления, часть 1.-Автоматика и телемеханика, № 6, т. 24, 1963, с. 744-757.

48. Соболев В.А., Фридман J1.M. Декомпозиция разнотемповых разрывных систем.- Автоматика и телемеханика. № 3, 1988. с. 39 44.

49. Солодов A.B., Солодова Е.А. Системы с переменным запаздыванием. М.: Наука, 1980., 384 с.

50. Старикова М. В. Автоколебания и скользящий режим в системах автоматического регулирования. М.: Машгиз, 1962. - 195 с.

51. Теория инвариантности, теория чувствительности и их применения. 4 Всесоюзное совещание. - М.: Институт проблем управления. 1982, с. 235.

52. Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений, содержащих малый параметр при производных. -Математический сборник, 1952, № 31(73), с. 575-586.

53. Ту Ю. Современная теория управления. М.: Машиностроение, 1971.-472 с.

54. Уонем У. М. Линейные многомерные системы управления. Геометрический подход. М.: Наука, 1980, с. 367.

55. Уткин В. А. Задачи управления асинхронным электроприводом. Автоматика и Телемеханика, № 12. 1994., с. 53-65.5 7.Уткин В. А. Автономность в многомерных системах с разрывными управлениями. Автоматика и телемеханика, 1983, № 10, с. 93-100.

56. Уткин В. А. Инвариантность в системах с большими коэффициентами управления и разрывными управлениями. В кн.: Управление в сложных нелинейных системах. - М.: Наука, 1984, с. 77-83.

57. Уткин В. А. Инвариантность к возмущениям в многомерных системах с разрывными управлениями. В кн.: Управление динамическими системами при неполной информации., Новосибирск, 1982, с. 145-152.

58. Уткин В. А. Метод разделения движений в задачах наблюдения. -Автоматика и Телемеханика, 1990, № 3, с.27-37.

59. Уткин В. А. Метод разделения движений в задачах управления асинхронным электроприводом. -Автоматика и Телемеханика, 1994, №12, с.53-67.

60. Уткин В. А. Построение инвариантных систем на основе сведения к блочно-каноническому виду. М.: Наука, 1983, с. 73-79.

61. Уткин В. А., Лукьянов А.Г. Инвариантность в нелинейных системах. В кн.: Управление динамическими системами при неполной информации., Новосибирск, 1983, с. 76-81.

62. Уткин В. А., Уткин В. И. Метод разделения в задачах инвариантности. -Автоматика и Телемеханика, 1983, № 12, с. 39-48.

63. Уткин В. И. Метод разделения движений для построения идентификатора состояний. В кн. Проблемы управления многосвязными системами. М.: Наука. 1983. с. 91-97.

64. Уткин В. И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1987.

65. Уткин В.И., Янг К.Д. Методы построения плоскостей разрыва в многомерных системах с переменной структурой. // АиТ, 1978, № 10, С. 72-77.

66. Уткин В.И. Принципы идентификации на скользящих режимах. -ДАН СССР, 1981, т. 257, №3, с. 558 561.

67. Фельдбаум A.A. Электрические системы автоматического регулирования. М.: Оборонгиз, 1957. - 807 с.

68. Филиппов А.Ф. Система дифференциальных уравнений с несколькими разрывными функциями. -Математические заметки, 1980, т. 27, № 2. -с.255- 266.

69. Фридман Л.М. Разделение движений в разнотемповых разрывных системах управления с запаздыванием. -Автоматика и телемеханика. № 7, 1997. с.240-255

70. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977, 560 с.

71. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер A.C. Теория автоматизированного электропривода.-М.: Энергия, 1979.

72. Щипанов Г.В. Теория и методы проектирования автоматических регуляторов. -Автоматика и телемеханика, № 1, 1939, с. 49-66.

73. Эльсгольц Л.Э., Норкин С.Б. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. -М.: Наука, 1971.-296 с.

74. Юркевич В.Д. Синтез дискретных систем управления методом динамического сжатия. Изв. РАН, Техническая кибернетика, №6, 1994.-с. 223 -233.

75. Янушевский Р.Т. Управление объектами с запаздыванием. М.: Наука, 1978,416с.

76. Bales M.J. Feedback control of flexible systems. IEEE Transaction on Automatic Control, vol. AC - 23, no. 4, 1978, pp. 673 - 679.

77. Chan C.Y. Robust discrete quassi sliding mode tracking controller. Automatica. vol. 31, no. 10, 1995, pp. 1509 - 1512.

78. Ciccarella G., Dalla Mora M. And German A. A Luenberger-like observer for nonlinear systems.// Int.J. Control, 1993, vol.57, No.3, P. 537-556.

79. Davison E.J. The output control of linear time invariant systems with unmeasurable arbitrary disturbances. -IEEE Trans, 1972, v.AC - 17, n. 5, p.621-630

80. Dobner D.J., Dynamic engine models for control development. Part 1: Nonlinear and linear model formulation», Application of Control Theory in the Automotive Industry, pp. 54-74, Int. J. Vehicle Design, SP4,1983.

81. Dodds J. S., Utkin A.V., Vittek, J. Sensorless Induction Motor Drive with Independent Speed and Rotor Magnetic Flux Control. Part 1 -Theoretical Background. Journal of Electrical Engineering (ISSN1335-3632), 1998, vol.49, No.7-8, pp. 186-193.

82. Dodds J., Utkin V.A, J. Vittek and Alexik M. A New Control Law Development by Simulation for Synchronous Motor Drive with Prescribed Close Loop Dynamics MOSIS'96, Int. Conference on »Modelling of Systems», Krnow, Czech republic, Apr. 1996, pp. 337-345.

83. Dodds J., V. A. Utkin and J. Vittek A motion separation methodfor control of induction motor with prescribed close-loop dynamics. Proc. NOLCOS'95, Tahoe City, California, 25-28 June, 1995, vol. 2, pp. 816-821.

84. Dodds J., V. A. Utkin, J. Vittek and M. Mienkina Simulation of a New Sensorless Induction Motor Drive with Prescribed Close Loop Dynamics MOSIS'95, Conference proceedings, Ostrava, Czech Republic, May 20-23, 1995, pp. 187-195.

85. Dodds J., V.A. Utkin and J. Vittek Self Oscillating Synchronous Motor Drive Control System with Prescribed Close Loop Dynamics 2nd EPE Chapter Symposium on «Electric Drive Design and Applications», Nancy, France, June 1996, pp. 23-28.

86. Fridman L. Chattering in high gain control system with fast actuator and singular perturbation. -Proc. of 36th Conference on Decision in Control. San Diego, CA, USA, 1997. - pp. 3232 - 3233.

87. Freeman R.A. and Kokotovic P.V. Backstepping design of robust controllers for s class of nonlinear systems.-Preprints of 2nd IFAC Nonlinear Control Systems Design Symposium, 1992, bordeaux, France, pp. 307-312.

88. Furukawa T. and Shimemura E. Predictive control for systems with delay. INT. J. Control, vol. 37, no. 2, 1983, pp. 399 - 412.

89. Gutman S. Uncertain dynamical systems a Lypunov min- max approach. - IEEE Transactions on Automatic Control, AC - 24, no.3., June 1979.-pp. 437-443.

90. Harasnima F., Hashimoto H. Variable structure strategy in motion control. Conf. on applied Motion Control. Minneapolis, Minnesota, June 10 -12, 1986, p.191-198.

91. Hendricks E. and Sorenson S.C. Mean Value Modelling of Spark Ignition Engines. SAE Technical Paper 900616, 1990.

92. Isidori A. Nonlinear control systems, 3rd Edition. Berlin: Springer -Verlag, 1995.

93. Jonson C.D. Futher study of linear regulator with disturbances satisfying a linear differential equation. IEEE Trans., 1970, v. AC - 15. -p. 222 - 228.

94. Kokotovic P.V., O'Malley R.B. and Sannuti P. Singular perturbation and reduction in control theory. Automatica, no. 12, 1976, pp. 123 132.

95. Krasnova S.A. and Utkin V.A. System Synthesis with Delay under Discrete Measurements. 4 International SAUM Conference on Systems, Automatic Control and Measurement, Nis, Yugoslavia, September 28-30, 1998, pp. 144- 149.

96. Krstic M., Kanellakopoulos I. and Kokotovic P. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley, 1995.

97. Luenberger D.B. Observers of multivariable systems.-IEEE Trans., 1966, v. AC-11, pp. 190-197.

98. Lukyanov A.G., S.J.Dodds and J.Vittek, Observer-Based Attitude Control in the Sliding Mode, Proceedings of third international Conference on Dynamic and Control of Structures in Space, «SPACE'96», London, pp.639-671, May, 1996.

99. Minoru O., Toshiharu N., Mamoru F., Yohishige O. Real Time Control Injection with Compensating Cylinder-by-Cylinder Derivation. « SAE Techn. Pap. Ser.», 1990 N 900778.

100. Morse A.S. and Wonham W.M. Status of Noninteracting Control. -IEEE Trans. Automat. Control, 1971, v. AC-16, no.6., pp. 568-581.

101. Nicosia S. and P. Tomei. A global output feedback controller for flexible joint robots. Automatica. vol. 31, no. 10, pp. 1465 1469, 1995.

102. Nijmeijer H., and A.J. van der Schaft Nonlinear Dynamical Control Systems.-Springer, Berlin, 1990.

103. Schumacher J. M. Compensator synthesis using (C,A,B,)-pairs.-IEEE Trans. Automat. Control, 1980, v. AC-25, pp. 1133-1138.

104. Shouse K.R. and Taylor D.G. Discrete time observer for singularly pertubed continuous - time systems. - IEEE Transactions on Automatic Control, 1993.

105. Slotine J.E. and Sastry S.S. Tracking control of nonlinear systems using sliding surfaces with application to robot manipulators. Int. J. Control, v. 38, no. 2, 1983. - pp. 465 - 492.

106. Slotine J.E. Sliding controller design for non-linear systems. Int. J. Control, vol. 40, no.2, pp.421-434, 1984.

107. Stepanenko Y. and Chun-Yi Su. Variable structure control of robot manipulators with nonlinear sliding manifilds. Int. J. Control, vol. 58, no.2, 1993. pp. 285 - 300.

108. Svetlana A. Krasnova and Victor A. Utkin System Syntheses with Delay under Discrete Measurements. 4 International SAUM Conference on Systems, Automatic Control and Measurements. Nis, Yugoslavia, September 28-34, 1998, pp. 144-149.

109. Utkin V. A. and D. B. Izosimov Robot-manipulators control based on the method of movements separation. International wokshop on Variable Structure Systems and their applicatioms, VSS'90, 19-20 March, 1990,1. Sarajevo, pp. 86-97.

110. Utkin V. A. Constrained robot control based on the method ofmovements separation. Tampere International Conference on Machine Automation Mechatronics. Spell Profitability, Tampere, Finland, Febr. 1518, 1994, pp. 173-180.

111. Utkin V. A. Estimation in the presence of disturbances. Proc. of the IFAC-Workshop "Motion Control", October 9-11, 1995, Munich, pp. 288-295.

112. Utkin V. A. The control of elastic multi-link manipulator based on the dynamic compensation method.- Procedings of the UK Mechatronics Forum International Conference Mechatronics'98, Skovde, Sweden, 9-11 September 1998, Pergamon, pp. 287-292.

113. Utkin V. A. The control of flexible stucture systems by division motion method. Preprints of 14 th IF AC World Congress, July 5 - 9, 1999, Beijing P.R. China, Vol. C, pp. 533-537

114. Utkin V. I. Sliding mode control design principles and applications to electric drives.IEEE Transactions industrial electronics. vol.40,no.l, p. 23-36,February 1993

115. Walcott B. L., Corless M. J. and Zak S. H. Observation of dynamical systems in the presence of bounded nonlinearities/uncertainties. Proc. of 25th Conference on Decision and Control, Athens, Greece, Dec., 1986. - pp. 961 - 966.

116. Wang Z., Skogestad S. Robust control of time-delay system using the Smith predictor. Int. J. Control, 1993,vol 57,no.6,1405-1420.

117. Willems J. C. Almost Invariant Subspaces: An Approach to High Gain Feedback design. Almost Conditionally Invariant Subspaces. IEEE Trans. Automat. Control, Part 1: 1981, v. AC-26, no.l.,pp. 235-252; Part 2: 1982, v. AC-27, no.5, pp. 1071-1085.

118. Willems J. C. and Commault C. Disturbance decoupling by measurement feedback with stability or pole placement.- SIAM. J. Control Optimiz., 1981, v.19, pp. 490-504.

119. Young K. and Ozguner U. Frequency shaped variable structure control. Proc. VSS'90, Sarajevo, Yugoslavia, 19-20 Mart, 1990. pp. 181185.

120. Zinober A.S. Variable Structure and Lyapunov Control. Springer Verlag, 1993.

121. УТВЕРЖДАЮ" ¡Йя&лй конструктор1. П.м. Прусов1999г.1. АКТо внедрении в производство результатов диссертационной работы Уткина В.А.

122. Предложенные алгоритмы использовались при создании программного обеспечения контроллеров семейства "Январь" на АО "АВТОВАЗ".1. Зам. начальника УПА1. А.Н. Москалюк