Системный синтез в реальном времени интеллектуально-адаптивного управления мехатронным объектом изменяемой структуры
Алгоритм синтеза оптимального дискретного упреждающего управления мехатронным объектом, который совместно с алгоритмом оценки состояния дискретного фильтра Калмана реализуют электронное адаптивное управление. Его нейросетевая, интеллектуальная реализация.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 58,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Системный синтез в реальном времени интеллектуально-адаптивного управления мехатронным объектом изменяемой структуры
1. Математическая формулировка задачи синтеза и метод ее решения
синтез мехатронный электронный нейросетевой
Рассмотрим задачу синтеза для мехатронного объекта, описываемого следующими предикатно-разностными уравнениями:
(1.1)
где -мерный вектор-столбец состояния объекта управления; -мерный век -тор-столбец положения исполнительных органов; -мерный вектор-столбец управ -лений; - матрица переменных коэффициентов, характеризующих эффектив -ность управлений; - соответственно матрицы переменных коэф -фициентов состояния объекта и эффективности исполнительных органов в интервале моментов времени k между каждым структурным его изменением; - предикатные функции для матриц принимающие значе -ния 0 или 1 в зависимости от значений k и kp, удовлетворяющие условиям единственности и полноты
Полагаем, что в начале каждого такта работы системы блок контроля (оценивания) реального управляемого процесса определяет вектор состояния и задает начальное условие в модель свободного движения мехатронного объекта вида
(1.2)
обеспечивая в начале каждого такта k равенство (1.3)
Тогда получим оптимальное дискретное управление мехатронного объекта и функцию Ляпунова-Беллмана на его решениях в виде:
(1.4)
(1.5)
2. Нейросетевой алгоритм настройки параметров прогнозирующей модели
В [5] синтез программы настройки параметров прогнозирующей модели определен в виде кусочно-линейной аппроксимации, требующий вычисления в текущий момент времени функции Ляпунова-Беллмана, ее первой и второй частной производных по вектору настраиваемых параметров . Определяя составляющие вектора настраиваемых параметров, равными значениям:
можно в качестве приближенной модели использовать нейронную сеть прямого распространения . Эта модель реализовывает отображение:
(2.1)
где -- интервал дискретности системы; -- конец интервала прогнозирования.
Нейросетевая модель представляет собой трехслойную сеть искусственных нейронов с полными последовательными связями и двумя скрытыми слоями. Математически она модель может быть представлена в виде
. (2.2)
3. Интеллектуальное управление мехатронным объектом
Электронная реализация адаптивного управления движением механическим объектом [6] является мехатронной системой. Мехатронная функция идеальным образом моделируется в использованном методе синтеза управления как функция Ляпунова-Беллмана. С помощью функции Ляпунова-Беллмана, а также ее первой и второй производных определяются адаптивные управления в «малом». В случае невыполнения условий в «малом», происходит переключение на управление по быстродействию в «большом», реализуемой нейронной сетью и относимой к искусственному интеллекту или лицом, принимающим решение.
Рациональное соотношение искусственного и естественного интеллекта, обладающих общностью свойств по роли их в управлении, определяется золотым сечением [7], количественной мерой которого может выступать отношение производных функции Ляпунова-Беллмана. Тогда искусственное и естественное интеллектуальное управление по правилу золотого сечения находятся соответственно в соотношении 62% и 38%. Следовательно, возможна интеллектуально-адаптивная система управления (рис. 1) на основе известной адаптивной системы управления [6].
Целью предлагаемой системы является расширение области применения за счет автоматического сведения естественного и интеллектуально-технического нейросетевого управления в «большом» к адаптивному управлению в «малом» и наоборот.
Цель достигается за счет введения в известную систему [6] блока 24 суммирования, блока 25 одиннадцатого ключа, блока 26 искусственного нейросетевого управления по быстродействию, блока 27 естественного автоматизированного принятия решения и управления.
Литература
1. Красовский А.А., Буков В.Н., Шендрик В.С. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами. - М.: Наука, 1977.
2. Жук К.Д., Тимченко А.А. Автоматизированное проектирование логико-динамических систем. - Киев: ИК АН УССР, 1981.
3. Смирнов Ю.А. Нейросетевое управление в мехатронике. Новые технологии, конструкции и процессы производства: Сб. научн. Тр./ Рост гос. Акад. с.-х. машиностроения. - с 132-137.
4. Смирнов Ю.А., Тищенко Л.Г. Синтез дискретного алгоритма управления положением исполнительных органов объекта, описываемого логико-разностными уравнениями // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 1984. № 6.
5. Смирнов Ю.А. Синтез оптимальной программы настройки параметров прогнозирующей модели объекта изменяемой структуры. Математические методы и технологии в технике: Сб. науч. тр. / Саратовский гос. университет. Саратов, 2008.
6. Смирнов Ю.А. Адаптивная система управления. Авторское свидетельство СССР №1464139, кл. G 05 B 13/02, 1987.
7. Парфенов И.И. Цепные дроби -- ожерелье мехатроники. -- М.: КомКнига, 2007. -- 120 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет дискретного регулятора, обеспечивающего максимальную скорость переходного процесса. Формирование интегрального квадратичного критерия. Синтез компенсатора, непрерывного и дискретного регулятора, компенсатора, оптимального закона управления.
курсовая работа [863,9 K], добавлен 19.12.2010Структурная и принципиальная электрические схемы микропроцессорной системы (МПС) для управления объектом. Программные модули, обеспечивающие выполнение алгоритма управления объектом, оценка параметров МПС. Расчет аппаратных затрат, потребляемой мощности.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.12.2012Этапы синтеза системы управления нестационарным динамическим объектом. Представление системы переменных состояний в форме Коши и векторной. Построение логарифмической амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик нескорректированной системы.
курсовая работа [210,0 K], добавлен 28.02.2013Разработка микропроцессорной системы управления объектом, который задан видом и количеством данных поступающих с объекта, потребным ресурсом для обработки данных, видом и количеством управляющих сигналов. Алгоритм передачи через последовательный порт.
курсовая работа [978,9 K], добавлен 31.05.2019Постановка задачи синтеза цифровой системы управления с описанием особенностей объекта регулирования. Определение требуемого периода дискретизации работы системы управления. Синтез дискретного модального закона управления по методу Л.М. Бойчука.
курсовая работа [617,2 K], добавлен 08.07.2014Структурная схема дискретного устройства. Основное назначение делителя частоты. Синтез счётчика с параллельным переносом и коэффициентом счёта. Генератор прямоугольных импульсов. Реализация преобразователя кодов на базе программируемо-логических матриц.
курсовая работа [5,6 M], добавлен 22.01.2016Синтез методом желаемой ЛАЧХ, определение коэффициента передачи и частоты среза проектируемой следящей системы. Использование метода модального управления объектом для построения скорректированной системы, ее реализация при помощи средств MATLAB.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.09.2012Синтез цифровой системы управления, определение периода дискретизации и передаточной функции. Критический коэффициент усиления замкнутой системы со стандартным регулятором. Синтез модального дискретного закона управления (по методу Л.М. Бойчука).
контрольная работа [312,8 K], добавлен 09.07.2014Базовая структура нестационарных устройств. Обобщенный алгоритм решения задачи синтеза структур нестационарных ARC-схем. Пример синтеза структуры аналоговой части циклического фильтра Калмана-Бьюси. Параметры схемы циклического ФКБ второго порядка.
курсовая работа [605,4 K], добавлен 05.03.2011Теория дискретных устройств. Логическое проектирование дешифраторов. Временная диаграмма и принципиальная схема делителя частоты на десять. Расчет мультивибратора и сопротивлений. Синтез счетной схемы. Печатная плата синтезируемого дискретного устройства.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.03.2012Синтез системы управления квазистационарным объектом. Математическая модель нестационарного динамического объекта. Передаточные функции звеньев системы управления. Построение желаемых логарифмических амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.
курсовая работа [105,0 K], добавлен 14.06.2010Определение и моделирование оптимального управления объектом, заданным системой уравнений по квадратичному функционалу качества, по точности, по критерию Красовского и по быстродействию. Результаты работы математических пакетов MathCAD и Matlab.
курсовая работа [388,5 K], добавлен 08.07.2014Разработка принципиальных схем блоков чтения информации с датчиков. Сопряжение с цифровыми и аналоговыми датчиками. Алгоритм работы блока чтения информации с цифровых датчиков. Расчет электрических параметров микропроцессорной системы управления.
дипломная работа [760,0 K], добавлен 27.06.2016Алгоритм расчета фильтра во временной и частотной областях при помощи быстрого дискретного преобразования Фурье (БПФ) и обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). Расчет выходного сигнала и мощности собственных шумов синтезируемого фильтра.
курсовая работа [679,2 K], добавлен 26.12.2011Частотное представление дискретного сигнала, частотные характеристики дискретных систем управления. Применение правила Лопиталя, формулы дискретного преобразования Лапласа, график частотного спектра. Построение частотной характеристики системы.
контрольная работа [85,3 K], добавлен 18.08.2009Характеристика основных требований к методам и алгоритмам фильтрации. Предпосылки возникновения помех и искажений. Особенности фильтров на основе ортогональных и дискретного косинусного преобразований. Применение фильтра со сменным размером окна.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 08.12.2011Разработка и описание принципиальной схемы дискретного устройства. Синтез основных узлов дискретного устройства, делителя частоты, параллельного сумматора по модулю два, параллельного регистра, преобразователя кодов. Генератор прямоугольных импульсов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.05.2014Основные узлы дискретного устройства: генератор прямоугольных импульсов, параллельно-последовательный счетчик, преобразователь кодов, делитель частоты, сумматор. Описание работы дискретного устройства. Выбор микросхем. Схема электрическая принципиальная.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 28.01.2013Расчёт и проверка структуры и параметров дискретного регулятора и дискретного компенсатора. Аналитическое конструирование регулятора с выбором его структуры и параметров. Формирование интегрального квадратического критерия и выбор весовых коэффициентов.
курсовая работа [195,3 K], добавлен 11.02.2012Применение системы автоматического регулирования (САУ) на примере процесса производства кефира. Разработка структурной схемы и математической модели САУ. Повышение качества процесса регулирования с помощью синтеза САУ и корректирующих устройств.
курсовая работа [692,9 K], добавлен 17.03.2013
