Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Synthesis of Controllers for the Servo Systems on the Basis of the Isomorphism Principle

https://doi.org/10.17587/mau.18.507-515

Abstract

The aim of the research is to develop a practically implementable formalized method for synthesis of conrollers for the general form systems based on the common isomorphism principle formerly offered in the theory of the systems. The research results are rigorous substantiation of the new type controllers structure - isomorphic controllers - and the formalized procedure of their synthesis. It was demonstrated that a feedback in the form of isomorphic controller is necessary and sufficient for controllability of the system in contrast to the well-known methods, first postulated the necessity of a feedback and then offered application of the procedure for controller synthesis. The feasibility of presenting a model (transfer function) of an object as a combination of an isomorphic controller and a reference model was proved, which allowed to localize the ensuring of controllability in the controller, which represents a controlling mean, and the required quality of the transient processes - in the reference model realizing a control objective. Such a localiztion provides a possibility to obtain extremely high quality of the transient processes in the control loop. The use of a mathematical apparatus of the modern algebra based on morphisms has provided significantly high level of generality of the proven statements about the general form systems and linear systems controllability. The advantages of isomorphic controllers, reference models and the high gains method combination for the linear systems were shown. Such a combination ensures a high control quality as well as increase of the loop robustness in respect of the parametric disturbances and noise impact. Application examples of the isomorphic controller synthesis for the linear systems, which demonstrated their features, are provided. The advantages of the isomorphic controllers were substantiated and generalized.

About the Author

V. S. Kulabukhov
AVIONICA Co
Russian Federation


References

1. Кулабухов В. С. Принцип изоморфности в задаче реализации и его приложения к анализу свойств систем управления // В сборнике: XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. 2014. С. 438-448. URL: http://vspu2014.ipu.ru/ prcdngs

2. Булгаков В. В., Кулабухов В. С. Сравнительный анализ формализованных методов синтеза регулятора для следящей системы // Приборы. 2013. № 1 (151). С. 39-44.

3. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987.

4. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Синтез следящих систем на основе аппарата линейно-квадратичной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 12. С. 795-800.

5. Мееров М. В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. М.: Наука, 1967. 424 с.

6. Гайдук А. Р. Синтез систем управления при слабо обусловленной полноте объектов // Изв. РАН Автоматика и телемеханика. 1997. № 4. С. 133-144

7. Тютиков В. В., Вершинин И. В., Соколов А. Б. Метод больших коэффициентов при синтезе параметрически грубых систем модального управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 12. С. 801-808.

8. Буков В. Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. Калуга: Издательство научной литературы Н. Ф. Бочкаревой, 2006. 720 с.

9. Ким Д. П. Алгебраический метод синтеза линейных непрерывных систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. № 1. С. 9-15.

10. Кулабухов В. С. Федеративно-интегрированная распределенная модульная авионика // Авиакосмическое приборостроение. 2015. № 12. С. 11-31.

11. Синтез законов управления в технических системах: Учеб. пособие. Ч.1. Инженерные методы синтеза законов управления в технических системах по эталонным математическим моделям / Нейдорф Р. А., Иванов Б. А., Обухов П. С. и др.; Под общ. ред. Р. А. Нейдорфа, З. Х. Ягубова. Ухта: УГТУ, 2000. 168 с. URL: http://lib.ugtu.net/sites/default/files/books/2000/sintez_zako-nov_upravleniya_v_tehnicheskih_sistemah_2000.pdf

12. Younkin G. W. Industrial Servo Control Systems: Fundamentals and Applikations. Marcel Dekker. NY, 2003.

13. Nakamura M., Goto S., Kyura N. Mechatronic Servo System Control: Problems in Industries and their Theoretical Solutions. Spriger-Verlag. NY, 2004.

14. Bhattacharyya S. P., Datta A., Keel L. H. Linear Control Theory: Structure, Robustness, and Optimization. CRC Press LLC. NY, 2009.

15. Feuer A., Morse A. S. Adaptive control of single-input, single-output linear systems // IEEE Trans. On Automat. Control. 1978. V. AC-23. N. 4. P. 557-569.

16. Кулабухов В. С. Принцип изоморфности в задаче реализации и его приложения к анализу свойств систем управления // В сборнике: XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. 2014. С. 438-448. URL: http://vspu2014.ipu.ru/ prcdngs

17. Булгаков В. В., Кулабухов В. С. Сравнительный анализ формализованных методов синтеза регулятора для следящей системы // Приборы. 2013. № 1 (151). С. 39-44.

18. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987.

19. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Синтез следящих систем на основе аппарата линейно-квадратичной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 12. С. 795-800.

20. Мееров М. В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. М.: Наука, 1967. 424 с.

21. Гайдук А. Р. Синтез систем управления при слабо обусловленной полноте объектов // Изв. РАН Автоматика и телемеханика. 1997. № 4. С. 133-144

22. Тютиков В. В., Вершинин И. В., Соколов А. Б. Метод больших коэффициентов при синтезе параметрически грубых систем модального управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 12. С. 801-808.

23. Буков В. Н. Вложение систем. Аналитический подход к анализу и синтезу матричных систем. Калуга: Издательство научной литературы Н. Ф. Бочкаревой, 2006. 720 с.

24. Ким Д. П. Алгебраический метод синтеза линейных непрерывных систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. № 1. С. 9-15.

25. Кулабухов В. С. Федеративно-интегрированная распределенная модульная авионика // Авиакосмическое приборостроение. 2015. № 12. С. 11-31.

26. Синтез законов управления в технических системах: Учеб. пособие. Ч.1. Инженерные методы синтеза законов управления в технических системах по эталонным математическим моделям / Нейдорф Р. А., Иванов Б. А., Обухов П. С. и др.; Под общ. ред. Р. А. Нейдорфа, З. Х. Ягубова. Ухта: УГТУ, 2000. 168 с. URL: http://lib.ugtu.net/sites/default/files/books/2000/sintez_zako-nov_upravleniya_v_tehnicheskih_sistemah_2000.pdf

27. Younkin G. W. Industrial Servo Control Systems: Fundamentals and Applikations. Marcel Dekker. NY, 2003.

28. Nakamura M., Goto S., Kyura N. Mechatronic Servo System Control: Problems in Industries and their Theoretical Solutions. Spriger-Verlag. NY, 2004.

29. Bhattacharyya S. P., Datta A., Keel L. H. Linear Control Theory: Structure, Robustness, and Optimization. CRC Press LLC. NY, 2009.

30. Feuer A., Morse A. S. Adaptive control of single-input, single-output linear systems // IEEE Trans. On Automat. Control. 1978. V. AC-23. N. 4. P. 557-569.


Review

For citations:


Kulabukhov V.S. Synthesis of Controllers for the Servo Systems on the Basis of the Isomorphism Principle. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(8):507-515. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.507-515

Views: 502


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)