Войти
В теории управления надежное управление - это подход к проектированию контроллера, который явно касается с неуверенностью. Надежные методы управления предназначены для правильного функционирования при условии, что неопределенные параметры или возмущения обнаруживаются в некотором (обычно компактном ) наборе. Устойчивые методы нацелены на достижение устойчивой производительности и / или стабильности при наличии ограниченных ошибок моделирования.
Ранние методы Боде и других были довольно надежными; методы пространства состояний, изобретенные в 1960-х и 1970-х годах, иногда оказывались недостаточно устойчивыми, что побуждало исследования по их улучшению. Это было началом теории устойчивого управления, которая сформировалась в 1980-х и 1990-х годах и действует до сих пор.
В отличие от политики адаптивного управления, надежная политика управления статична, вместо того, чтобы адаптироваться к измерениям вариаций, контроллер спроектирован так, чтобы предполагать, что некоторые переменные будут неизвестны, но ограничены.
Неформально, контроллер, разработанный для определенного набора параметров, считается надежным, если он также хорошо работает при другом наборе допущений. Обратная связь с высоким коэффициентом усиления - простой пример надежного метода управления; при достаточно высоком усилении влияние любых изменений параметров будет незначительным. С точки зрения передаточной функции замкнутого контура, высокий коэффициент усиления разомкнутого контура приводит к значительному подавлению помех в условиях неопределенности параметров системы. Другие примеры надежного управления включают управление скользящим режимом и скользящим режимом терминала.
Основным препятствием на пути к достижению высоких коэффициентов усиления контура является необходимость поддержания стабильности замкнутого контура системы. Формирование контура, обеспечивающее стабильную работу замкнутого контура, может быть технической проблемой.
Надежные системы управления часто включают передовые топологии, которые включают несколько контуров обратной связи и трактов прямой связи. Законы управления могут быть представлены передаточными функциями высокого порядка, необходимыми для одновременного достижения желаемых характеристик подавления помех с надежной работой замкнутого контура.
Обратная связь с высоким коэффициентом усиления - это принцип, который позволяет использовать упрощенные модели операционных усилителей и эмиттерно-вырожденных биполярных транзисторов в различных условиях. Эта идея была хорошо понята Боде и Блэком в 1927 году.
Теория робастного управления началась в в конце 1970-х - начале 1980-х годов и вскоре разработал ряд методов для работы с ограниченной системной неопределенностью.
Вероятно, наиболее важным примером надежного метода управления является формирование контура H-бесконечности, который был разработан Дунканом Макфарлейном и Китом Гловером из Кембриджского университета ; этот метод минимизирует чувствительность системы по ее частотному спектру, и это гарантирует, что система не будет сильно отклоняться от ожидаемых траекторий, когда в систему попадают возмущения.
Новой областью надежного управления с точки зрения приложения является управление в скользящем режиме (SMC), которое является разновидностью управления структурой переменных (VSC). Свойства устойчивости SMC в отношении согласованной неопределенности, а также простота конструкции привлекли множество приложений.
В то время как надежный контроль традиционно рассматривался с помощью детерминированных подходов, в последние два десятилетия этот подход подвергался критике на том основании, что он слишком жесткий для описания реальной неопределенности, в то время как он часто также приводит к чрезмерно консервативным решениям.. В качестве альтернативы было введено вероятностное робастное управление, см., Например, который интерпретирует устойчивое управление в рамках так называемой теории оптимизации сценария.
Другим примером является восстановление передачи цикла (LQG / LTR), которое было разработано для преодоления проблем устойчивости линейно-квадратично-гауссовского управления (LQG) управления.
Другие надежные методы включают теорию количественной обратной связи (QFT), пассивное управление, управление на основе Ляпунова и т. Д.
Когда поведение системы значительно меняется при нормальной работе, может потребоваться разработать несколько законов управления. Каждый отдельный закон управления относится к определенному режиму поведения системы. Примером может служить жесткий диск компьютера. Отдельные режимы надежной системы управления разработаны для решения проблемы быстрого перемещения магнитной головки, известной как поиск, переходной операции стабилизации, когда магнитная головка приближается к месту назначения, и режима отслеживания дорожки, во время которого дисковод выполняет свою операцию доступа к данным..
Одна из задач заключается в разработке системы управления, которая учитывала бы эти различные режимы работы системы и обеспечивала бы плавный переход от одного режима к другому как можно быстрее.
Такая составная система управления, управляемая конечным автоматом, является расширением идеи планирования усиления, когда вся стратегия управления изменяется на основе изменений в поведении системы.
