Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Analysis of Methods of Design of Robust Control Systems with High Gain Coefficient

https://doi.org/10.17587/mau.19.363-373

Abstract

This work is not an overview paper and doesn't cover history of evolution of design methods of robust control systems with high gain coefficient. According to the chronology of the development there are discussed theoretical foundations and practical features of the main methods of this class allowing to control dynamic objects with functional uncertainties. The subject of the research is methods of "localization of motion", "robust correction" and a method based on Lyapunov functions, presented as "K¥ - robust control systems". The first two methods lead to a two-loop scheme, and the second to a single-loop with robust controller. Despite the compensation of uncertainties and the ghosting of the system in a linear form, the regulators of the first two methods are not robust in relation to the reference trajectory and external disturbances. Therefore, when changing them, it is necessary to perform a structural-parametric change in the regulator in real time. Implementation of this concept in practice leads to the use of a complex adaptive system with a perturbation identifier. The advantages and disadvantages of the methods are analysed. The use of a high gain coefficient for suppressing uncertainties has a dialectical basis - the inverse proportionality of the static error to the open-loop gain. This feature led to a simple and universal engineering method of synthesis, which does not require the use of a special mathematical device. The main disadvantage of the first two methods is that there are prevailing heuristic reasonings while synthesis, mainly in the search for a structure that allows an unlimited increase in the gain without breaking stability. The results of computer simulation in the Matlab/Simulink software environment are presented.

About the Author

G. A. Rustamov
Azerbaijan Technical University
Russian Federation


References

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

2. Поляк Б. Т., Хлебников М. В., Щербаков П. С. Управление линейными системам при внешних возмущениях: Техника линейных матричных неравенств. М.: УРСС, 2014. 560 с.

3. Doyle J. C., Glover K., Khargonekar P. P., Francis B. A. State - space solution to standard Н2 and Нда control problem // IEEE Trans. Automat. Control. 1989. Vol. 34, N. 8. P. 831-846.

4. Позняк А. С. Основы робастного управления (Нт-теория). М.: Изд. МФТИ, 1991. 128 с.

5. Зацепилова Ж. В., Честнов В. Н. Синтез регуляторов многомерных систем заданной точности по среднеквадратичному критерию на основе процедур LQ-оптимизации // Автоматика и телемеханика. 2011. № 11. С. 70-85.

6. Баландин Д. В., Коган М. М. Алгоритмы синтеза робастного управления динамическими системами. Нижний Новгород: ННГУ, 2007. 88 с.

7. Utkin V. I. Sliding Modes in Optimization and Control Problems. New York: Springer Verlag, 1992. 387 p.

8. Емельянов В. С., Коровин С. К. Новые типы обратных связей: Управление в условиях неопределенности. М.: Наука, 1997. 352 с.

9. Филимонов Н. Б. Методологический кризис "всепобеждающей математизации" современной теории управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. № 5. С. 291-299.

10. Но Н. F., Wong Y. K., Rad A. B. Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control Design: Lyapunov Approach // Proc. IEEE International Conference on Fuzzy System. 2001. P. 6-11.

11. Lee H., Tomizuka M. Adaptive Traction Control. University of California, Berkeley. Depertament of Mechanical Engineering. September. 1995. P. 95-32.

12. Потапенко Е. М. Робастные комбинированные системы управления с наблюдателями // Проблемы управления и информатики. Киев: НАНУ. 1995. № 2. С. 36-44.

13. Потапенко Е. М. Исследование робастности систем управления с наблюдателями // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1996. № 2. С. 104-108.

14. Потапенко Е. М. Синтез и сравнительный анализ робастных компенсаторов пониженного порядка // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1998. № 4. С. 65-74.

15. Казурова А. Е., Потапенко Е. М. Возможные варианты построения высокоточных систем управления упругой неопределенной электромеханической системой // Електротехшка та електроенергепка. 2009. № 2. С. 4-14.

16. Потапенко Е. М. Сравнительная оценка робастных систем управления с различными типами наблюдателей // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1995. № 1. С. 109-116.

17. Rustamov G. A. Absolutely Robust Control Systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2013. Vol. 47, N 5. P. 227-241.

18. Rustamov G. A. Design of Absolutely Robust Control Systems for Multilinked Plant on the Basis of an Uncertainty Hyperobserver // Automatic Control and Computer Sciences. 2014. Vol. 48, N. 3. P. 129-143.

19. Бобцов А. А., Пыркин А. А. Адаптивное и робастное управление с компенсацией неопределенностей: Учеб. пособие. СПб.: НИУ ИТМО, 2013. 135 с.

20. Rustamov G. A., Mamedova A. T., Rustamov R. G. Analysis of desing features of K»-Robust Control Systems // Konfrans International Conference "Global Science and Innovation", November 18-19th, 2015. USA, Chicago, Vol. 2. P. 137-145.

21. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Метод больших коэффициентов усиления и эффект локализации движения в задачах синтеза систем автоматического управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 2 (95). С. 2-10.

22. Мееров М. В. Системы автоматического управления, устойчивые при бесконечно больших коэффициентах усиления // Автоматика и телемеханика. 1947. 8, № 4. С. 225-243.

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

24. Востриков А. С. Синтез систем регулирования методом локализации. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. 252 с.

25. Востриков А. С. Старшая производная и большие коэффициенты усиления в задаче управления нелинейными нестационарными объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 5. С. 2-7.

26. Востриков А. С. Проблема стнтеза регуляторов для систем автоматики: состояние и перспективы // Автометрия. 2010. 46, № 2. С. 3-19.

27. Востриков А. С., Французова А. Г. Синтез ПИД-регуляторов для нелинейных нестационарных объектов // Автометрия. 2015. № 5. С. 53-60.

28. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Робастная коррекция в системах управления с большим коэффициентом усиления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 12 (165). С. 3-10.

29. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Метод большого коэффициента усиления в задаче робастного управления // Известия ЮФУ. 2015. № 1 (162). С. 175-185.

30. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Робастная коррекция динамических объектов в системах автоматического управления // Автометрия. 2015. 51, № 5. С. 61-68.

31. Рустамов Г. А. Робастная система управления с повышенным потенциалом // Известия Томского Политехнического Университета. 2014. Т. 324, № 5. С. 13-20.

32. Рустамов Г. А. Кда-робастные системы управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. № 7. С. 435-442.

33. Рустамов Г. А., Рустамов Р. Г. Особенности Кда-робастных систем управления // XVIII Международная Научно-практическая конф. "Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке". Prospero. 2015. № 6 (18). C. 30-33.

34. Крутько П. Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. М.: Машиностроение. 2004.576 с.

35. Фуртат И. Б., Нехороших А. Н. Робастное управление линейными мультиагентными системами с использованием левых разностей для оценки производных // УБС, 2017. Вып. 65. С. 41-59.

36. Рустамов Г. А., Рустамов Р. Г. Система робастного управления. Евразийский патент. № 025476 от 30.12.2016.

37. Mamedov G. A., Rustamov G. A., Rustamov R. G. Construction of a Logical Control by Means of Optimization of the Function When an Object Model is Indeterminate // Automatic Control and Computer Sciences. 2010. Vol. 44, N. 3. P. 119-123.

38. Рустамов Г. А., Абдуллаева А. Т., Рустамов Р. Г. Оптимизация функции Ляпунова при релейном управлении динамическими объектами // Автоматизация и современные технологии. 2013. № 3. С. 21-25.


Review

For citations:


Rustamov G.A. Analysis of Methods of Design of Robust Control Systems with High Gain Coefficient. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2018;19(6):363-373. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.19.363-373

Views: 604


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


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