<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.18.376-382</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-448</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕТОДЫ ТЕОPИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПPАВЛЕНИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METHODS OF THE THEORY OF AUTOMATIC CONTROL</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Необходимые условия максимального быстродействия линейных динамических систем</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Necessary Conditions of Time-Optimality of Linear Dynamical Systems</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ловчаков</surname><given-names>В. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lovchakov</surname><given-names>V. I.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">lovvi50@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Тульский государственный университет<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Tula State University<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>18</volume><issue>6</issue><fpage>376</fpage><lpage>382</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/448">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/448</self-uri><abstract><p>Для линейных непрерывных объектов высокого порядка рассматривается задача синтеза при учете имеющихся ограничений на управление и перерегулирование оптимального регулятора с минимальным временем регулирования, понимаемым в смысле классической теории автоматического управления. В форме теоремы сформулированы необходимые условия максимального быстродействия линейных систем, определяющие распределение полюсов оптимальной замкнутой системы управления.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>We formulate and solve the problem of regulator design with minimal transient time (in terms of classical control theory) under specified constraints on control and overregulation. The problem is solved in a class of linear high-order control systems described by a transfer function having a constant in the numerator.The main stage of the proposed design approach consists in the determination of optimal transfer function of closed-loop control system with the structure composed by the sequential connection of specific number of aperiodic and oscillatory links. We prove the theorem establishing that for even order control systems these links must have the same values of time constants to provide the minimum transient time, and time constants must be selected from the condition of satisfying the control constraints. Correspondingly, damping coefficients of oscillatory links must be determined from the condition of providing the specified overregulation value of designed system. The theorem is proved for the special, but important for control practice case of specifying the permissible system overregulation value being equal to the value of the zone, using which the transient time of this control system is determined. This predetermine the possibility of theorem application to the solution (in the linear approximation) of so-called problem of time-optimality for one phase coordinate of an object, which is actual for engineering practice. Conditions of theorem are not only necessary, but also sufficient conditions of time-optimality for several subclasses of control systems. Systems with monotonic transient processes with prohibited overregulation having, correspondingly, only negative real poles are an example of such subclass. After determination of optimal transfer function of closed-loop control system subject to theorem conditions, it is recommended to perform regulator design providing the time-optimality by the synthesis method according to the desired transfer function or by the method of modal control depending on the technical conditions of regulator realization.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>линейный одномерный объект</kwd><kwd>критерий быстродействия</kwd><kwd>перерегулирование</kwd><kwd>полюса оптимальной системы</kwd><kwd>linear one-dimensional object</kwd><kwd>time-optimality criterion</kwd><kwd>overregulation</kwd><kwd>poles of optimal system</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Понтрягин Л. С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматлит, 1961. 302 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Понтрягин Л. С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматлит, 1961. 302 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Атанс М., Фалб П. Л. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. 764 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Атанс М., Фалб П. Л. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. 764 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Техническая кибернетика. Теория автоматического управления. Книга 3. Часть II. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования / Под ред. проф. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1969. 368 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Техническая кибернетика. Теория автоматического управления. Книга 3. Часть II. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования / Под ред. проф. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1969. 368 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. А., Фалдин Н. В. Теория оптимальных систем I автоматического управления. М.: Наука, 1981. 336 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Иванов В. А., Фалдин Н. В. Теория оптимальных систем I автоматического управления. М.: Наука, 1981. 336 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Клюев А. С., Колесников А. А. Оптимизация автоматических систем управления по быстродействию. М.: Энергоиздат, 1982. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Клюев А. С., Колесников А. А. Оптимизация автоматических систем управления по быстродействию. М.: Энергоиздат, 1982. 240 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А., Гельфгат А. Г. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами. М.: Энергоатомиздат, 1993. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А., Гельфгат А. Г. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами. М.: Энергоатомиздат, 1993. 304 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Гибридная схема решения задачи линейного быстродействия на основе формализма полиэдральной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 7. С. 3-9.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Гибридная схема решения задачи линейного быстродействия на основе формализма полиэдральной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 7. С. 3-9.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ловчаков В. И. Функции переключения оптимального по быстродействию регулятора для четырехкратного интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 9. С. 3-5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ловчаков В. И. Функции переключения оптимального по быстродействию регулятора для четырехкратного интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 9. С. 3-5.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Абдулаев Н. Д., Петров Ю. П. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Абдулаев Н. Д., Петров Ю. П. Теория и методы проектирования оптимальных регуляторов. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 240 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Александров А. Г., Паленов М. В. Состояние и перспективы развития адаптивных ПИД-регуляторов // АиТ. 2014. № 2. С. 16-30.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Александров А. Г., Паленов М. В. Состояние и перспективы развития адаптивных ПИД-регуляторов // АиТ. 2014. № 2. С. 16-30.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Красовский А. А., Поспелов Г. С. Основы автоматики и I технической кибернетики. М.: Гостехиздат, 1962.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Красовский А. А., Поспелов Г. С. Основы автоматики и I технической кибернетики. М.: Гостехиздат, 1962.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рубинчик А. М. Приближенный метод оценки качества регулирования в линейных системах // Устройства и элементы теории автоматики и телемеханики. М.: Машгиз, 1952.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Рубинчик А. М. Приближенный метод оценки качества регулирования в линейных системах // Устройства и элементы теории автоматики и телемеханики. М.: Машгиз, 1952.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Методы классической и современной теории автоматического управления: в 3 т. / Под ред. К. А. Пупкова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. Т. 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. 736 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Методы классической и современной теории автоматического управления: в 3 т. / Под ред. К. А. Пупкова. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. Т. 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления. 736 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ким Д. П. Синтез оптимальных по быстродействию непрерывных линейных регуляторов // АиТ. 2009. № 3. С. 5-16.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ким Д. П. Синтез оптимальных по быстродействию непрерывных линейных регуляторов // АиТ. 2009. № 3. С. 5-16.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ловчаков В. И. К решению задачи максимального быстродействия линейных систем // Системы управления электротехническими объектами. Вып. 7. Сб. научных трудов седьмой I Всероссийской научно-практической конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. С. 127-133.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ловчаков В. И. К решению задачи максимального быстродействия линейных систем // Системы управления электротехническими объектами. Вып. 7. Сб. научных трудов седьмой I Всероссийской научно-практической конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015. С. 127-133.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ловчаков В. И. К проблеме быстродействия систем управления по одной (нескольким) координатам // Системы управления электротехническими объектами. Тр. 3-й Всероссийской научно-практич. конф. Тула: Известия ТулГУ, 2005. С. 111-113.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ловчаков В. И. К проблеме быстродействия систем управления по одной (нескольким) координатам // Системы управления электротехническими объектами. Тр. 3-й Всероссийской научно-практич. конф. Тула: Известия ТулГУ, 2005. С. 111-113.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
