zhChinese    enEnglish
  ПМ-ПУ  » Образование  » Программы курсов  » Дисциплины специализаций » Введение в компьютерные технологии процессов управления

Введение в компьютерные технологии процессов управления

Специальный курс

Лектор: д.ф.-м.н., проф. Веремей Е.И.

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы управления динамическими объектами и наукоёмкие компьютерные технологии, как средство программной поддержки процессов создания, изучения и эксплуатации этих систем.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

Обобщённая структурная схема системы управления: состав и функции отдельных элементов. Основные направления использования вычислительной техники при создании, исследовании и поддержке функционирования систем управления. Особенности использования компьютерных технологий на стадиях проектирования и производства. Базовые формализованные задачи для моделирования, анализа и синтеза систем управления. Особенности использования численных методов. Современные подходы к компьютерному моделированию систем управления. Проблемы цифровой реализации законов управления.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Два базовых подхода к построению математических моделей динамических объектов: аналитический вывод и параметрическая настройка на базе теории идентификации. Компьютерная поддержка формирования математических моделей. Вопросы линеаризации нелинейных моделей в окрестностях контролируемых движений. Прямое и обратное преобразование Лапласа. Математические модели LTI-систем и их программное представление с использованием объектной технологии. Различные формы LTI-моделей и соотношения между ними. Простейшие операции с LTI-системами. Замыкание LTI-системы динамической обратной связью.

ГЛАВА 3. ВОПРОСЫ АНАЛИЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Стандартные способы динамического тестирования объектов и систем управления. Собственное движение, динамика при действии ступенчатых и импульсных возмущений. Анализ динамических свойств на базе частотных характеристик. компьютерный анализ частотных свойств динамических объектов. Управляемость и наблюдаемость LTI-объектов. Спектральные особенности не вполне управляемых и наблюдаемых систем. Анализ устойчивости движений динамических объектов на базе второго метода Ляпунова. Анализ устойчивости LTI-систем с помощью матричных уравнений Ляпунова. Вычисление значений интегральных квадратичных функционалов. Алгебраические и частотные методы анализа устойчивости линейных стационарных систем. Метод В.И. Зубова. Степень устойчивости. Запас устойчивости по амплитуде и фазе. Компьютерная реализация методов анализа устойчивости. Понятия робастной устойчивости и робастного качества. Параметрические и неструктурированные неопределённости. Характеристики неструктурированных неопределённостей для моделей SISO систем. Вопросы компьютерного анализа робастной устойчивости для SISO систем. Границы робастной устойчивости. Параметрические неопределённости. Теорема Харитонова.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ

Характеристики качества как функционалы в метрических пространствах. Классические характеристики качества: быстродействие, перерегулирование, колебательность. Интегральные квадратичные характеристики точности и затрат на управление. Характеристики качества замкнутых систем в форме матричных норм. Нормы передаточных матриц и нормы сигналов. Нормы пространств Харди H2 и H. и их вычисление для LTI систем. Основы оптимизационного подхода к исследованию и проектированию законов управления. Современные задачи оптимизации LTI-систем по матричным нормам. Метод параметрической оптимизации с заданием допустимого .коридора. и его компьютерная реализация. Модальный синтез при полной и неполной структуре закона управления. Модальный синтез с использованием асимптотических наблюдателей. Методы модальной параметрической оптимизации. Классическая постановка задачи LQR-оптимизации. Практические алгоритмы компьютерного выбора весовых множителей в интегральном квадратичном функционале. Связь с оптимизацией по нормам и H..

ГЛАВА 5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Цели и способы построения компьютерных моделей систем управления. Структурный подход к моделированию. Реализация принципов компьютерного моделирования на примере среды MATLAB-Simulink. Иерархическая структура Simulink-моделей систем управления МПО. Вариант общей схемы верхнего уровня компьютерной модели. Пример Simulink-модели надводного судна. Роль имитационного моделирования в исследованиях и проектировании систем управления. Исследование основных режимов движения с помощью компьютерных моделей. Средства и способы документирования результатов имитационного моделирования.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Веремей Е.И., Корчанов В.М., Коровкин М.В., Погожев С.В. Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов. - СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002.- 370 с.
  2. Медведев В.С., Потёмкин В.Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов. М., "Диалог-МИФИ", 1997, 287 с.
  3. Using MATLAB / The MathWorks, Inc.- Natick, 1997.- 904 p.
  4. Learning MATLAB / The MathWorks, Inc.- Natick, 2001.- 296 p.
  5. Using SIMULINK / The MathWorks, Inc.- Natick, 2001.- 846 p.
  6. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде Matlab: Учеб. курс. - СПб.: Питер, 2000.- 432 с.
  7. Дьяконов В. Matlab: Учеб. курс. - СПб.: Питер, 2001.- 560 с.
  8. Потемкин В.Г. Matlab 5 для студентов. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998.
  9. Бенькович Е.С., Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование динамических систем.- СПб.: БХВ-Петербург, 2002.- 464 с.