Д-р техн. наук, проф
Dr. of Sci., Professor
Ivanovo, 153003
Аспирант
Ivanovo, 153003
В качестве объекта исследований принимается одноканальная двухмассовая мехатронная система с упругими кинематическими звеньями, широко применяемая для управления движением рабочих машин. При затруднениях в измерении всех координат состояния объекта требуемое качество управления может обеспечиваться использованием динамических вход—выходных (полиномиальных) регуляторов, синтезируемых методом полиномиального модального управления.Исследуется влияние внутренних параметров объекта на степень его управляемости и наблюдаемости, а также на параметрическую грубость синтезируемой системы; разрабатываются методы улучшения указанных системных свойств объекта или его расчетной модели и построения на этой основе робастной мехатронной системы с полиномиальным регулятором.Для сравнительной оценки степени управляемости и наблюдаемости различных вариантов объекта используются диагональные формы представления грамианов управляемости и наблюдаемости, а также первые нормы матриц, отражающих степень близости системных свойств объекта, представленного в реальных координатах и в канонических формах управляемости и наблюдаемости.Исследуется влияние малых постоянных времени (быстрых движений) силового преобразователя, электромагнитной цепи электродвигателя и механической части, а также внутреннего трения кинематической передачи на системные свойства объекта и параметрическую грубость синтезируемых систем.Выявляются условия неблагоприятного характера этого влияния и предлагаются методы его компенсации, основанные на дальнейшем снижении указанных параметров и их исключении из расчетных моделей объекта для улучшения исходных системных свойств и синтеза робастных систем, а также на повышении быстродействия главного контура управления путем исключения избыточных ускорений при отработке управляющих воздействий за счет коррекции инерции внеконтурного префильтра.При наличии внутреннего трения в кинематических звеньях, приводящего к появлению нуля в передаточной функции объекта, улучшение системных свойств его расчетной модели и достижение робастного управления обеспечивается применением разработанного грамианного метода, введением дополнительных виртуальных каналов управления и выполнением модального синтеза основного полиномиального регулятора по улучшенной модели объекта.
The object of this study is a single-channel dual mass mechatronic system with flexible kinematic links that is widely used for controlling the motion of work machines. In the event of difficulty in measuring all state coordinates relating to the object, the required control quality may be ensured by using dynamic "input-output" (polynomial) controllers synthesized by the polynomial modal control method. The problem of studying the influence of the internal parameters of the object on the degree of its controllability and observability, and also on the parametric robustness of the synthesized system, is addressed. Methods are developed for improving the above system properties of the object or its computational model, and for creating on this basis a robust mechatronic system with a polynomial controller. For a comparative evaluation of the degree of controllability and observability, of various kinds of objects, use is made of diagonal forms of representing controllability and observability Gramians, and also the first norms of matrices reflecting the degree of closeness of system properties of the object represented in real coordinates and canonical forms of controllability and observability. The influence of small time constants (rapid motions) of the power converter, electromagnetic circuit of the electric motor and mechanical section, and also the internal friction value of kinematic transmission on system properties of the object and parametric robustness of synthesized systems, is researched. The negative conditions of the above influence are identified and methods of its compensation are proposed, based on further reduction of the above parameters and their exclusion from computational object models to improve initial system properties and synthesis of robust systems, and also on increasing the speed of the main control loop with elimination of additional boosts by correcting the inertia of the outof-loop prefilter. In the presence of internal friction in the kinematics leading to zero in object transfer function, improvement of system properties in the computational model is ensured by using the developed Gramian method, introducing additional virtual control channels and performing modal synthesis of the basic polynomial controller based on the improved object model.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.