Irányítási rendszerek elmélete és tervezése II.
Korszerű szabályozási rendszerek
JELÖLÉSEK
⇒ |
következik |
⇔ |
akkor és csakis akkor |
∈ |
eleme |
∉ |
nem eleme |
a ≔ b |
a -t definiálja b |
0 |
lineáris tér nulla eleme |
A = {a:a tulajdonságai} |
az A halmaz definíciója |
A0 |
az A halmaz belső pontjainak halmaza |
Ā | az A halmaz lezártja |
< A > | az A halmaz konvex burka |
A × B = {(x, y): x ∈ A, y ∈ B} |
A és B halmazok direkt szorzata |
F: A → B |
F leképezés (függvény) A -ból B -be |
D(F) |
F leképezés értelmezési tartománya |
kernel(F) | F lépezés magtere |
range(F), R(F) | F leképezés képtere |
F(·, y) |
F(x, y) függvény rögzített y esetén |
R1 |
valós számok halmazaza |
C1 |
komplex számok halmaza |
z, z̃ = z̄ | komplex szám és konjugáltja |
<x, y> | x és y skalárszorzata |
x × y | x és y vektoriális szorzata |
Rn, Cn |
valós vagy komplex n -dimenziós euklideszi tér |
|x| | x abszolút értéke |
||x|| | x normája |
(X, ·,F) |
lineáris tér az F test felett |
(X, ρ) | metrikus tér |
(X, τ) | topológikus tér |
Sf = {ƒ–1 (U): U ∈τY} |
ƒ : X → Y által generált topológia szubbázis |
w(X, ƒ) | az Sƒ által generált gyenge (weak) topológia |
(E, τ) | lineáris topológikus tér |
σ(E, Φ) | Φ félnormák által generált gyenge topológia |
ƒ : E → R1 |
lineáris funkcionál E felett |
E# |
az E feletti ƒ(x) lineáris finkcionálok tere |
E′ | az E feletti folytonos lineáris finkcionálok tere |
x̂ : E# → R1 |
x̂(f) ≔ f(x) lineáris funkcionál E# felett |
Ê | az E# feletti x̂(f) lineáris finkcionálok tere |
σ(E, E′) |
az E′ által generált gyenge topológia E -ben |
σ(E′, Ê) | az E által generált gyenge* topológia E′-ben |
K | nulla csúcspontú kúp |
K* |
a K kúp konjugált kúpja E′ -ben |
(E,|| ||) | lineáris normált tér, Banach-tér (ha teljes) |
(H, < ·,· >) | Hilbert-tér |
Cn[0,T] | folytonos függvények tere Rn -ben |
C(n)[0, T] | n-szer folytonosan differenciálható függvények |
Lnp [0, T] | p -normában integrálható függvények Rn -ben |
Ln∞ [0, T] | lényegében korlátos függvények Rn -ben |
≥ | részben rendezés (P pozitív kúp definiálja) |
(E, ≥) | részben rendezett (topológikus, Banach-) tér |
L(E1 → E2) |
lineáris leképezések tere |
K(E1 → E2) |
korlátos lineáris operátorok tere |
A* | adjungált operátor Hilbert-térben |
F′(x) |
Frèchet-derivált |
ƒ(x), ƒ″(x) |
gradiens és Hess-mátrix, ha ƒ : Rn → R1 |
lineáris leképezés | |
identikus leképezés | |
A, B, C,… | mátrixok |
a, b, c,… | vektorok |
rank(A) |
mátrix rangja |
det(A) | mátrix determinánsa |
trace(A) |
A mátrix nyoma |
Span {a, b, c,…} |
a,b,c,… vektorok által kifeszített tér |
A = UΣVT |
A mátrix szinguláris érték felbontása |
A = QR | A mátrix QR-felbontása |
A+ |
A mátrix Moore-Penrose pszeudoinverve |
F(s) = ℒ{f(t)} |
Laplace-transzformált |
F(z) = Z{ƒn} |
Z transzformált |
l2 | mindkét irányban végtelen sorozatok tere |
q, q–1 |
shift-operátorok |
G(q), H(q), H–1(q) | stabil (korlátos) operátorok l2 felett |
P* (z) |
reciprok polinom, P*(z) = zgr P P(z–1) |
valószínűségi mező | |
ξ | valószínűségi változó |
Eξ | várható érték |
x(t) = x(t,ω) |
sztochasztikus folyamat |
Rxy(τ) | keresztkovariancia függvény |
Rxx(τ) | autokovariancia függvény |
ΦXY (ω) | keresztspektrálsűrűség |
Φxx(ω) | teljesítménysűrűség spektrum |
x ∈Rn, u ∈Rr, y ∈Rm |
állapot, bemenő jel, kimenő jel |
x(t) = φ(t, τ, x,u(·)) | állapotátmenet függvény |
y(t) = g(t, x(t), u (t)) | kimeneti leképezés |
ẋ(t) = ƒ(t, x(t), u(t)) |
nemlineáris rendszer állapotegyenlete |
ẋ(t) = A(t)x(t) + B(t)u(t) |
lineáris rendszer állapotegyenlete |
y(t) = C(t)x(t) + B(t)u(t) |
lineáris rendszer kimeneti leképezése |
ẋ(t) = Ax + Bu | időinvariáns lineáris rendszer állapotegyenlete |
y = Cx + Du | időinvariáns lineáris rendszer kimenete |
eAt |
exponenciális mátrix |
W(s), G(s), H(s) |
átviteli függvények |
p, z |
pólus, zérus |
di, Di | Gilbert-féle szétcsatolhatósági jellemzők |
xi+1 = Axi + Bui |
diszkrétidejű lineáris időinvariáns rendszer |
xi+1 = Φxi + Γui |
mintavételezett lineáris folytonosidejű rendszer |
D(z) |
diszkrétidejű átviteli függvény |
Mc = [B, AB,…, An–1 B] | lineáris rendszer irányíthatósági mátrixa |
Mo = [CT, AT CT,…,(AT)n–1CT]T | lineáris rendszer megfigyelhetőségi mátrixa |
u = –Kx | lineáris állapot-visszacsatolás |
lineáris állapotmegfigyelő | |
aktuális lineáris állapotmegfigyelő | |
y(t) = φT(t) | lineáris paraméterbecslési feladat |
P(t) = [Σ λt–i φ(i)φT(i)]–1 |
paraméterbecslésnél szereplő mátrix |
ϵ(t) = y(t) – φT(t) ϑ̂(t – 1) | reziduál |
ϑ̂(t) = ϑ̂(t - 1 + P(t)φ(t)ϵ(t)) |
rekurzív paraméterbecslés |
C(∞) |
sima függvények tere |
ƒ : X → Rn |
vektormező X -en, X nyílt halmaz, ƒ (C∞ |
V(X) |
az X feletti vektormezők halmaza |
S(X) |
az a : X → R1 sima függvények halmaza |
(Rn) |
sorvektorok (kovektorok) tere |
h : X → (Rn)* |
forma (kovektormező) X -en, h (C(∞) |
F(X) |
az X feletti formák (kovektormezők) halmaza |
y = T(x) |
koordináta-transzformáció, diffeomorfizmus |
sf,t (x0) |
integrálgörbe, ẋ = f(x(t)), x(0) = x0 |
∇a, da | a ∈S(X) gradiense |
Lƒa = < da, ƒ> |
a Lie-deriváltja, a ∈S(X), ƒ ∈V (X) |
g Lie-deriváltja (Lie-bracket), ƒ, g ∈V(X) | |
h Lie-deriváltja, h ∈F(X), ƒ ∈V(X) | |
ad-operátor, ad0fg = g, ad1fg = [f, g] stb. | |
M ⊂ X |
részsokaság (submanifold) |
TMx |
az M részsokaság érintőtere |
Δ: x ↦ ℒk(x) | disztribúció, Δ(x) = Span{ƒ1(x),…, ƒk(x)} |
nemlineáris rendszerosztály, ƒ, gi ∈ V(x) | |
Span{adiƒ gj:1 ≤ j ≤ m, 0 ≤ i ≤ n – 1} | elérhetőségi disztribúció |
r = (r1,…, rm) |
relatív fokszám vektor |
u = S–1(x){–q(x) + v) |
linearizáló statikus visszacsatolás, det S(x) ≠ 0 |
ż = β(x,y,v), u = α(x,y,v) |
endogén állapot-visszacsatolás |
Kcs, Km, Ke | csökkenési, megengedett, érintő irányok kúpja |
minimalizálandó célfüggvény | |
H(x,u, ψ,) = < f, ψ > –λ0φ | Hamilton-függvény |
K |
kinetikus energia |
P |
potenciális energia |
L = K – P | Lagrange függvény |
G |
Gibbs-függvény |
Ki | koordináta-rendszer, keret |
TK1,K2 |
homogén transzformáció |
AK1,K2 |
orientáció |
PK1,K2 |
pozíció |
Rot(z, φ) | forgatás z körül φ szöggel |
φ, ϑ, ψ | Euler-szög, RPY-szög |
q = (w, s) |
kvaternió, w∈ R3, s ∈ R1 |
v, a |
sebesség, gyorsulás |
ω, ϵ | szögsebesség, szöggyorsulás |
qi | általánosított koordináta, csuklóváltozó |
parciális sebesség, parciális szögsebesség | |
m | tömeg |
J(q) |
fizikai rendszer Jacobi-mátrixa |
ρc |
tömegközéppont |
Kx, Kxy,… |
tehetetlenségi nyomatékok |
K (vagy K) | inercia mátrix |
H(q) |
általánosított inercia mátrix |
F, N (vagy T, τ) | erő, nyomaték |
P(s) |
polinommátrix |
∂cj[P(s)], ∂rj[P(s)] |
polinommátrix oszlopfokszáma, sorfokszáma |
PS (s) | polinommátrix Smith-alakja |
WSM(s) = PS(s)/DW(s) | átviteli függvény Smith–McMillan-alakja |
W(s) = WN(s)[WD(s)]–1 |
jobb oldali mátrixtört leírás (RMFD) |
W(s) = [W̄D(s)]-1W̄N(s) | bal oldali mátrixtört leírás (LMFD) |
Tartalomjegyzék
- IRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK ELMÉLETE ÉS TERVEZÉSE II. KORSZERŰ SZABÁLYOZÁSI RENDSZEREK
- Impresszum
- Előszó
- JELÖLÉSEK
- KORSZERŰ SZABÁLYOZÁSI RENDSZEREK
- 1. BEVEZETÉS
- 2. DINAMIKUS MODELL FELÁLLÍTÁSA FIZIKAI ELVEK ALAPJÁN
- 3. SZTOCHASZTIKUS IRÁNYÍTÁSOK FREKVENCIATARTOMÁNYBAN
- 4. PREDIKTÍV IRÁNYÍTÁS FREKVENCIATARTOMÁNYBAN
- 5. TÖBBVÁLTOZÓS RENDSZEREK IRÁNYÍTÁSA ÁLLAPOTTÉRBEN
- 6. TÖBBVÁLTOZÓS RENDSZEREK SZÉTCSATOLÁSA
- 6.1. A szétcsatolhatóság feltétele
- 6.2. Integrátor értelemben szétcsatolt rendszer
- 6.3. Kanonikusan szétcsatolt rendszer
- 6.4. Kanonikusan szétcsatolt rendszer kompenzálása
- 6.5. A szétcsatolási feltételek biztosítása soros kompenzálással
- 6.6. Párhuzamos dinamikus kompenzálás instabil szétcsatolási zérusok esetén
- 6.1. A szétcsatolhatóság feltétele
- 7. MIMO DISZKRÉTIDEJŰ OPTIMÁLIS LQ ÉS LQG IRÁNYÍTÁS
- 7.1. Időben változó rendszer LQ optimális irányítása
- 7.2. Időinvariáns rendszer LQ optimális irányítása
- 7.3. Az optimalizálási kritérium diszkretizálása
- 7.4. Aktuális Kalman-szűrő időben változó rendszer esetén
- 7.5. Aktuális Kalman-szűrő időinvariáns rendszer esetén
- 7.6. Optimális LQG irányítás
- 7.7. A Kalman-szűrő általánosítási lehetőségei
- 7.1. Időben változó rendszer LQ optimális irányítása
- 8. PREDIKTÍV IRÁNYÍTÁS ÁLLAPOTTÉRBEN
- 9. ADAPTÍV IRÁNYÍTÁSOK
- 10. OPTIMÁLIS IRÁNYÍTÁSOK ELMÉLETE
- 11. NEMLINEÁRIS IRÁNYÍTÁSOK ELMÉLETE
- 12. NEMLINEÁRIS IRÁNYÍTÁSOK TERVEZÉSE
- FÜGGELÉK
- A F1. FIZIKAI RENDSZEREK KINEMATIKAI ÉS DINAMIKAI ALAPJAI
- B F2. POLINOM - ÉS RACIONÁLIS MÁTRIXOK FAKTORIZÁCIÓJA
- C F3. KVADRATIKUS PROGRAMOZÁSI ALGORITMUSOK
- F3.1 Aktív halmaz módszerek
- F3.1.1 Egyenlőség alakjában adott korlátozások
- F3.1.2 Egyenlőtlenség alakjában adott korlátozások
- F3.1.3 Kezdeti megvalósítható pont meghatározása
- F3.1.4 Az aktív halmaz módszeren és a megvalósítható irányokon alapuló QP algoritmus.
- F3.1.5 Általános nemlineáris programozási feladat (NLP)
- F3.1.6 Az Optimization Toolbox főbb szolgáltatásai
- F3.1.1 Egyenlőség alakjában adott korlátozások
- F3.2 A kvadratikus programozási feladat visszavezetése lineáris komplementer problémára (LCP)
- F3.1 Aktív halmaz módszerek
- D F4. A FUNKCIONÁLANALÍZIS ALAPJAI
- IRODALOMJEGYZÉK
Kiadó: Akadémiai Kiadó
Online megjelenés éve: 2016
ISBN: 978 963 059 849 1
Az irányítástechnika (az automatikus szabályozások és vezérlések tudománya) rohamosan fejlődik, eredményei nélkül ma már nem hozhatók létre biztonságos erőművi rendszerek, robotizált gyártórendszereknek, repülőgépek és űrtechnikai berendezések. A három kötetre tervezett sorozat eme második kötete az irányítástechnika korszerű irányzatait mutatja be. Szerves folytatása az első kötetnek, amely általános rendszertechnikai ismereteket adott és bemutatta az egyváltozós szabályozások tervezési módszereit. Segítséget nyújt a tervezői rendszerek használatához, amelyek korszerű ismereteket igényelnek a szakembertől. A kötet többváltozós (MIMO) rendszerek irányítási módszereit vizsgálja. Először az irányítástechnikai gyakorlatban fontos szerepet játszó robotok, repülők és helikopterek modelljeinek felállítását mutatja be egységes elvek alapján. Algoritmusokat ad a sztochasztikus (MVC, LQG) optimális irányítások tervezésére frekvenciatartományban. A prediktív irányítások tervezésére frekvenciatartománybeli és állapottérbeli módszereket mutat be, különös figyelmet fordítva a numerikus kérdésekre. Bemutatja a MIMO rendszerek Luenberger-féle normálalakjait. Módszert ad a pólusáthelyezésre, a minimálisrendű állapotmegfigyelő tervezésére, az állapot-visszacsatolás különféle közelítéseire (kimeneti visszacsatolás, projektív irányítás, általánosított PID szabályozás) és a többváltozós rendszer stabil szétcsatolására. Bemutatja az LQ optimális irányítást, a sztochasztikus állapotbecslést Kalman-szűrővel és az LQG optimális irányítás szeparációs elvét. Külön fejezet foglalkozik az adaptív irányítások elméleti alapjaival (bemenet-kimenet stabilitás, passzivitás), a különféle adaptív irányítási módszerekkel (MRAC, STAC), a robotok identifikációjával és a MIMO implicit adaptív irányítással. A kötet részletesen tárgyalja az optimális irányítások elméletének legfontosabb eredményeit skalárkritérium és nem skalárértékű kritérium esetén általános függvényterekben. Az eredményeket példák illusztrálják az optimális irányítás, állapotbecslés és halmazkritériumú optimalizálás területéről. A kötet egyik súlyponti része a nemlineáris rendszerek differenciálgeometriai (Lie-algebrai) elven történő irányításának vizsgálata. A differenciálgeometriai alapozás után először megadja az elérhetőség és a megfigyelhetőség általánosítását nemlineáris rendszerekre, majd az állapot-visszacsatolás elvén és a bemenet-kimenet visszacsatolás elvén alapuló linearizálási módszereket. Külön vizsgálja a differenciálisan sima rendszerek irányítását (flatness control), a visszalépéses (backstepping) technikát és az időinvariáns nemlineáris irányítást, amelyek alkalmazását hajódaru, helikopter és mobilis robot irányítása példáján mutatja be. A kötet jól hasznosítható az egyetemi szabályozástechnikai szakirányú és PhD képzésben, és rendszertechnikailag megalapozza a sorozat további kötetét (III. Robusztus, LPV és Soft Computing módszerek).
Hivatkozás: https://mersz.hu/lantos-iranyitasi-rendszerek-elmelete-es-tervezese-ii//
BibTeXEndNoteMendeleyZotero