Irányítási rendszerek elmélete és tervezése III.

Tartalomjegyzék

• IRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK ELMÉLETE ÉS TERVEZÉSE III. ROBUSZTUS SZABÁLYOZÁSI RENDSZEREK
• Impresszum
• chevron_right1. BEVEZETÉS
  • 1.1. A robusztus szabályozásokkal szembeni elvárások
  • 1.2. A könyv felépítése
• chevron_right2. Robusztus irányítások matematikai alapjai
  • 2.1. Lineáris terek
  • 2.2. Metrikus, lineáris normált, Banach- és Hilbert-terek
  • 2.3. Mátrix normák
  • 2.4. Szinguláris érték felbontás
  • 2.5. Általánosított mátrix inverzek
  • chevron_right2.6. Lebesgue- és Hardy-terek
    • 2.6.1. Speciális Hilbert függvényterek
    • 2.6.2. Speciális Lebesgue függvényterek
  • 2.8. Linf és Hinf normák számítása
  • 2.9. Multiplikatív jeloperátor indukált normája
• chevron_right3. Szabályozások érzékenysége és belső stabilitása
  • 3.1. Érzékenységi függvények
  • 3.2. Belső stabilitás
  • 3.3. Kis erősítés tétele
  • 3.4. Robusztusság additív perturbáció esetén
  • chevron_right3.5. Stabilizáló szabályozók Youla-paraméterezése
    • 3.5.1. Racionális tört átviteli függvények koprím faktorizációja
    • 3.5.2. Belső stabilitás jellemzése kettős koprím faktorizációval
    • 3.5.3. Stabilizáló szabályozók általános alakja
    • 3.5.4. Lineáris tört transzformáció (LFT)
    • 3.5.5. Youla-paraméterezés és LFT kapcsolata
    • 3.5.6. Stabilizáló szabályozó állapotteres alakja
  • 3.6. Perturbáció jellemzése koprím faktor felbontással
• chevron_right4. LQ, LQG és H2 optimális irányítások
  • chevron_right4.1. LQ optimális irányítás
    • 4.1.1. Véges intervallumú LQ feladat LTV rendszer esetén
    • 4.1.2. Végtelen intervallumú LQ probléma LTI rendszer esetén
    • 4.1.3. LQ irányítás stabilitási tulajdonságai állapotkimenet esetén
  • chevron_right4.2. LQG optimális irányítás
    • 4.2.1. Szeparációs elv
    • 4.2.2. Hurokátvitel visszaállítás
  • chevron_right4.3. H2 optimális szabályozás
    • 4.3.1. H2 szabályozó tervezési feladat
    • 4.3.2. Optimális H2 szabályozás állapot-visszacsatolással
• chevron_right5. HINF OPTIMÁLIS IRÁNYÍTÁSOK
  • 5.1. Dinamikus szabályozóval kiegészített rendszer
  • chevron_right5.2. Az egyszerű Hinf optimalizálás feladat
    • 5.2.1. Az egyszerű Hinf optimalizási feladat fontosabb jellemzői
    • 5.2.2. Az egyszerű Hinf optimalizálási feladat megoldása
    • 5.2.3. A megoldás motivációja
    • 5.2.4. Teljes információjú (full information) szabályozás
    • 5.2.5. További speciális Hinf problémák
  • chevron_right5.3. Általános Hinf szabályozó
    • 5.3.1. Általános Hinf szabályozás megszorításokkal
    • 5.3.2. Általánosítási lehetőségek
  • chevron_right5.4. Hinf integráló szabályozás
    • 5.4.1. Ideális integrátor a performancia súlyban és stabil faktorizáció
    • 5.4.2. Közelítő integrátor a performancia súlyban faktorizáció nélkül
  • 5.5. Hinf szűrés
  • chevron_right5.6. Algoritmus általános Hinf szabályozó tervezéséhez
    • 5.6.1. A normalizáló transzformáció és algebrai tulajdonságai
• chevron_right6. HINF HUROKFORMÁLÁS-TERVEZÉS
  • chevron_right6.1. A hurokformálás-tervezés elméleti alapjai
    • 6.1.1. Normalizált bal koprím faktorizáció
    • 6.1.2. Hurokformálás tervezése normalizált koprím faktorizáció esetén
    • 6.1.3. Egyszabadságfokú szabályozás
    • 6.1.4. Kétszabadságfokú szabályozás
    • 6.1.5. Megfigyelő alapú Hinf hurokformáló szabályozók
    • 6.1.6. Implementálási szempontok
  • chevron_right6.2. Repülőgépek dinamikus modellje
    • 6.2.1. Repüléstechnikában használt fontosabb koordináta-rendszerek
    • 6.2.2. A repülőgép állapotegyenlete
  • chevron_right6.3. Beaver propelleres repülőgép dinamikus modellje
    • 6.3.1. Aerodinamikai erők
    • 6.3.2. A hajtóműtől származó erők
    • 6.3.3. Légköri hatások
    • 6.3.4. További lépések
    • 6.3.5. Az állapotmodell felbontása
    • 6.3.6. A nemlineáris modell linearizálása
  • chevron_right6.4. Beaver repülő robusztus irányítása hurokformálással
    • 6.4.1. A longitudinális mozgás 1-DOF irányítása
    • 6.4.2. A longitudinális mozgás 2-DOF irányítása
    • 6.4.3. A laterális mozgás 2-DOF irányítása
• chevron_right7. MU-analízis és LMI technikák
  • chevron_right7.1. Modellbizonytalanság leírása
    • 7.1.1. Strukturált szinguláris érték
    • 7.1.2. Robusztus stabilitás
  • 7.2. Szabályozótervezés mu-szintézissel
  • chevron_right7.3. LMI technika alapjai
    • 7.3.1. LMI alapfeladatok
    • 7.3.2. Fontos LMI lemmák
    • 7.3.3. Hinf optimális szabályozó meghatározása LMI technikával
    • 7.3.4. Póluselhelyezés LMI technikával
  • 7.4. D-K iteráció kiegészítése LMI technikával
  • chevron_right7.5. Invertált inga szabályozása D-K iteráció és LMI technika bevonásával
    • 7.5.1. Az invertált inga dinamikus modellje
    • 7.5.2. A tervezendő szabályozás minőségi előírásai
    • 7.5.3. Szabályozótervezés hagyományos D-K iterációval
    • 7.5.4. Szabályozótervezés D-K iteráció és LMI fúziójával
• chevron_right8. Robusztus stabilizálás nemsima optimalizálással
  • 8.1. Példák nemsima mátrixfüggvényekre folytonos időben
  • 8.2. Nemsima tervezés és LMI
  • 8.3. Szemi-algebrai technikák
  • 8.4. Nemsima analízis és algoritmusok
  • 8.5. Minimalizálók minősítése: regularitás
  • 8.6. Érzékenység és parciális simaság
  • 8.7. Pszeudospektrum
  • 8.8. A hifood hívás általános alakja
  • 8.9. A zárt rendszer függése a dinamikus szabályozótól
  • 8.10. A zárt rendszer Hinf normája és deriváltja
  • 8.11. A spektrális abszcissza és deriváltja
  • chevron_right8.12. A HIFOOd és HIFOO szoftverek hibái és kijavításuk
    • 8.12.1. A HIFOOd hibái és javításuk
    • 8.12.2. A HIFOO3_5 hibái és kijavításuk
  • chevron_right8.13. Kis fokszámú diszkrétidejű szabályozó tervezése HIFOOd-vel
    • 8.13.1. Tervezési koncepció
    • 8.13.2. Az egyszerű mintarendszer
    • 8.13.3. A kezdeti folytonosidejű szabályozó tervezése
    • 8.13.4. Az optimális diszkrétidejű szabályozó tervezése
  • chevron_right8.14. Közös szabályozó tervezése több szakaszhoz
    • 8.14.1. A laterális modell trim értékei
    • 8.14.2. A laterális modelleknek megfelelő szabályozott szakaszok
    • 8.14.3. A rendszer funkcionális partícionálása
    • 8.14.4. A közös Hinf szabályozó megtervezése
    • 8.14.5. A rendszer viselkedése a megtervezett szabályozóval
  • chevron_right8.15. Robusztus PID szabályozók tervezése
    • 8.15.1. Robusztus PID szabályozó tervezése SISO szakaszhoz
    • 8.15.2. Robusztus PID szabályozó tervezése MIMO szakaszhoz
  • 8.16. Szabályozó tervezés a Robust Control Toolboxszal
• chevron_right9. LPV rendszerek robusztus irányítása
  • chevron_right9.1. Nemlineáris rendszer közelítése LPV rendszerrel
    • 9.1.1. Linearizálás egyensúlyi pontban
    • 9.1.2. Sebesség alapú nem egyensúlyi linearizálás
    • 9.1.3. Fuzzy linearizálás
    • 9.1.4. Kvázi-LPV linearizálás
  • 9.2. Linearizálás LFT technikával
  • chevron_right9.3. Kvadratikus stabilitás (QS)
    • 9.3.1. Kvadratikus stabilitás LTV rendszer esetén
    • 9.3.2. Kvadratikus stabilitás LPV rendszer esetén
  • 9.4. Paraméterfüggő stabilitás (PDS)
  • chevron_right9.5. QS szabályozó tervezési módszerek
    • 9.5.1. QS állapot-visszacsatolás és állapotbecslő tervezés
    • 9.5.2. Politópikus Hinf szabályozó tervezés
    • 9.5.3. LFT-bázisú szabályozó tervezés
  • 9.6. PDS szabályozó tervezési módszerek
  • chevron_right9.7. Példa szabályozó tervezésére LPV rendszer esetén
    • 9.7.1. Egyszerűsített dinamikus rendszermodell
    • 9.7.2. A modell politópikus alakja
    • 9.7.3. Tervezési előírások
    • 9.7.4. Általánosított bővített szakasz
    • 9.7.5. QS és Hinf optimalizálás a hinfgs függvénnyel
    • 9.7.6. A szabályozási rendszer validálása a megtervezett szabályozóval
• chevron_rightFüggelék
  • F1. ROBUST CONTROL TOOLBOX OVERVIEW
  • F2. Példa: Közös szabályozó tervezés (RCT SYSTUNE)
  • F3. Példa: LPV szabályozó tervezés (RCT HINFGS)
• Irodalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2018

ISBN: 978 963 454 054 0

DOI: 10.1556/9789634540540

Az irányítástechnika tudománya rohamosan fejlődik, eredményei ma már elengedhetetlen alapját képezik a biztonságos erőművi és folyamatirányítási rendszereknek, robotizált gyártórendszereknek és az autonóm földi, légi, vízi és űrbeli járművek irányítási rendszereinek.

A három kötetre tervezett sorozat eme utolsó kötete a robusztus irányítások elméletével és tervezésével foglalkozik. Szerves folytatása az általános rendszertechnikai ismereteket adó első kötetnek és a többváltozós optimális, nemlineáris és adaptív szabályozások korszerű tervezési módszereit bemutató második kötetnek.

A robusztus irányítások elmélete arra a kérdésre keres mérnöki választ, hogyan lehet olyan fix, a tervezés és implementálás után üzem közben már nem változó szabályozót tervezni, amely változó szabályozott szakaszok esetén is biztosítani tudja a szabályozással szemben támasztott elvárások (stabilitás, zavarás elnyomás, kis dinamikus és statikus hiba) teljesülését.

A kötet először összefoglalja a tervezéshez szükséges matematikai alapokat. Az idő- és frekvenciatartománybeli jelek nagyságának jellemzésére normákat definiál, és bevezeti a tárgyalásukhoz szükséges Lebesgue- és Hardy-tereket.

Megfogalmazza a belső stabilitás elvét és perturbációk esetére a kis erősítés tételt. Bemutatja a stabilizáló szabályozók Youla-paraméterezését. A perturbált rendszer leírására bevezeti a lineáris tört transzformációkat (LFT). Megadja a stabilizáló szabályozók állapotteres alakját.

A tervezési módszerek közül először a lineáris rendszer kvadratikus kritérium szerinti optimális irányításával foglalkozik LTV, LTI és sztochasztikus rendszer esetén. Módszert mutat be a nagy fázistöbbletet biztosító hurokátvitel visszaállításra. Megfogalmazza az általános H2 (energia) optimális szabályozótervezési feladatot és megadja az optimális irányítás számítási módszerét.

Ezután a Hinf optimális szabályozás tervezésére mutat be módszereket. Megadja a gamma-optimális centrális Hinf szabályozó tervezési algoritmusát, az integráló szabályozás biztosítását és a telítés kezelését. Két megoldást (1-DOF, 2-DOF) mutat be a hurokformálás tervezésére, utóbbiban lehetőséget adva referencia modell előírására is. Az eredményeket repülőgép irányítás esetén illusztrálja. Módszert mutat be a Hinf szabályozó tervezésére mu-analízis, DK-iteráció és LMI technika bevonásával, melyet az invertált inga instabil munkapontja körüli szabályozással illusztrál.

Ezután a kötet bemutatja a nemsima, nemkonvex optimalizáláson alapuló előírható fokszámú és stabil Hinf robusztus szabályozó tervezési módszereket és a tervezést támogató szoftver eszközöket. A tervezési módszer lehetővé teszi megválasztható fokszámú mintavételes Hinf szabályozó és előírt struktúrájú analóg (pl. MIMO PID) szabályozók tervezését, valamint közös Hinf szabályozó tervezését egyszerre több szabályozott szakaszhoz. Példa mutatja be az optimalizálást az újabb MATLAB eszközök bevonásával is.

Végül a könyv az LPV rendszerek robusztus irányításának bemutatásával zárul. A módszereket egy példa illusztrálja az újabb MATLAB eszközök bevonásával. A kötet jól hasznosítható az egyetemi szabályozástechnikai szakirányú mester- és PhD-képzésben, és rendszertechnikailag megalapozza a korszerű folyamatirányítási, mechatronikai és az autonóm (vezető nélküli) járműirányítási rendszerek tervezését.

Hivatkozás: https://mersz.hu/lantos-iranyitasi-rendszerek-elmelete-es-tervezese-iii//