Разработка программного комплекса адаптивного управления с идентификацией для распределенных объектов

ВВЕДЕНИЕ 6
Глава 1. Математические модели систем 9
1.1 Классификация моделей объектов управления 9
1.2 Статические объекты 15
1.3 Динамические объекты 16
1.4 Заключение 19
Глава 2. Идентификация динамических моделей объектов 20
2.1 Метод наименьших квадратов 22
2.1.1 Рекуррентный метод наименьших квадратов 23
2.1.2 Рекуррентный метод наименьших квадратов с забыванием информации 24
2.2 Простейший адаптивный алгоритм 25
2.2.1 Простейший адаптивный алгоритм c памятью 26
2.3 Методы нейтрализации помех 26
2.3.1 Усреднение по всем измерениям 26
2.3.2 Экспоненциальное забывание информации 27
2.3.3 Усреднение методом скользящего среднего 27
Глава 3. Адаптивное управление с идентификацией 28
3.1 Постановка задачи адаптивного управления 30
3.2 Алгоритм адаптивного управления с идентификацией 31
3.2.1 Алгоритм адаптивного управления для объекта с чистым запаздыванием ...32
Глава 4. Описание программной реализации 34
4.1 Аппаратная платформа 34
4.2 Обоснование выбора средства разработки 34
4.3 Используемые программные инструменты 35
4.4 Требования к программному комплексу 36
4.5 Основные программные компоненты 36
4.6 Алгоритм проведения исследования 37
Глава 5. Численные исследования 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 52

Купить

Описание исследуемой области. В настоящее время без задач управления в отраслях техники, механики, биологии, экономики и других отраслях не обойтись. Чаще бывает, что задача управления не несет в себе полную информацию, то есть какие - то факторы остаются неизвестными. Примером такой задачи можно назвать движение летательного аппарата в атмосфере. В реальной ситуации это движение происходит под действием большого числа разнообразных, мало контролируемых или непредсказуемых факторов, которые носят изменчивый, случайный характер. К данному числу можно отнести ошибки и возмущения в определении начальных условий, конструктивные особенности летательного аппарата, разброс характеристик аэродинамики, порыв ветра, вариации плотности атмосферы, магнитного и гравитационного поля Земли и другие факторы.
Не остаются постоянными также и другие параметры, так как кроме изменения характеристик внешних воздействий, есть еще и параметры управляемого объекта или самой системы в целом. При полете летательного аппарата изменяется его масса вследствие сгорания топлива, коэффициенты трения об окружающую среду также меняют свои значения. Обратная связь в системах автоматического управления с управлением по отклонению уменьшает влияние изменения параметров системы на работу. Но стоит сказать, что такое изменение приводит к расстройке системы в целом. При этом происходит отклонение управления от расчетного управления, а также ухудшаются показатели качества.
Источник неполноты информации в задачах управления может быть связан с наличием помех в канале наблюдения за движением системы. Важным источником неполноты информации является запаздывание. Оно вызвано конечностью самого времени, необходимого для проведения наблюдений и обработки результатов. Направленная на преобразование природы информация не всегда достаточна для того, чтобы с точностью утверждать о всех возможных результатах действия по ее реализации. В условиях неполной априорной информации о воздействиях из вне и о параметрах самого объекта управления задача управления усложняется. Усложнение условий решения задачи управления привела к созданию методов адаптивного управления. В адаптивных системах обработки информации и управления происходит приспособление к изменяющимся условиям и к неизвестным характеристикам объекта. Сейчас в теории адаптивных систем все больше заинтересованы в развитии методов, направленных на улучшение качества систем процесса их функционирования за счет изменения алгоритмов управления.
Актуальность. В последнее время в связи с предъявлением все более высоких требований к процессам управления в различных областях техники задача построения адекватных моделей стала исключительно важной, поскольку без нее нельзя обеспечить качество управления системы в целом. Нельзя построить адекватную модель только на основе изучения одних физических процессов в системе. Поэтому для построения моделей используются как теоретические, так и экспериментальные методы. Накопленный опыт проектирования различных технических систем старательно пытается свидетельствовать об этом. Модель, сформированная таким образом, как правило, может значительно отличаться от реальной системы, что приводит к снижению качества самого управления. Необходимость построения адекватных моделей и определила название выпускной квалификационной работы.
Цель работы. Целью выпускной квалификационной работы является проектирование, разработка и реализация программного комплекса адаптивного управления с идентификацией для распределенных объектов с целью исследования алгоритма адаптивного управления с идентификацией при использовании разных типов моделей.
Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решить следующие основные задачи:
1. Проектирование интерфейса программного комплекса адаптивного управления;
2. Программная реализация алгоритма адаптивного управления с идентификацией;
3. Программная реализация алгоритма адаптивного управления с чистым запаздыванием;
4. Исследование алгоритма адаптивного управления с идентификацией на различных входных объектах;
5. Определение оптимального выхода объекта, сравнимого с траекторией желаемого выхода объекта, заданного пользователем.
Методы исследований, используемые в работе, основываются на методах теории вероятности и математической статистики, теории идентификации и управления.
При исследовании алгоритмов применялся разработанный программный комплекс адаптивного управления с идентификацией.
Публикации по теме работы. По теме выпускной квалификационной работы опубликована 1 работа. Данная статья опубликована в научно¬техническом журнале, также зарегистрирована в наукометрической базе РИНЦ (Российский индекс научного цитирования).

Купить