Разработка методов независимого формирования статических и динамических показателей качества нелинейных систем с учетом показателей сложности

Проведен анализ способов обеспечения статических и динамических показателей нелинейных систем автоматического управления. Предложен метод обеспечения статической точности и качества переходных процессов нелинейных систем с аналитическими нелинейностями или нелинейностями, аппроксимируемыми аналитическими зависимостями, учитывающий сложность объекта управления. Исследование проведено методом цифрового моделирования синтезированных систем во временной области при ступенчатом изменении возмущающего воздействия. Осуществлен синтез и проведена сравнительная оценка эффективности отработки управляющего и возмущающего воздействий различных вариантов электромеханических систем: с каскадным регулятором тока и скорости, с безынерционным регулятором состояния и динамическим (полиномиальным) регулятором «входа-выхода», а также с объединенным динамическим регулятором, содержащим модель гармонического возмущения момента нагрузки электродвигателя. Исследование проведено методом цифрового моделирования синтезированных систем во временной и частотных областях при ступенчатых и гармонических воздействиях в широком диапазоне частот. Выявлена высокая эффективность селективно-инвариантной системы с внутренней моделью гармонического возмущения, которая обеспечивается не только на частоте настройки модели, но и на других частотах скоростного диапазона электропривода, а также при отработке сложных несинусоидальных возмущений момента нагрузки с широким спектром гармоник. Методами модального управления выполнен структурно-параметрический синтез и проведена комплексная оценка показателей качества различных вариантов астатических ЭМС, построенных на основе сочетания принципа внутренней модели гармонического возмущения (селективной инвариантности) с другими принципами теории управления, такими как каскадное регулирование, подчиненное регулирование с последовательной коррекцией, регулирование состояния, полиномиальное регулирование по выходу, разделение темпов движения. Предложена методика сравнения и структурной оптимизации систем, синтезированных сочетанием перечисленных методов, по заданному комплексу основных и дополнительных критериев качества: отработка постоянной и гармонической составляющей возмущений по моменту нагрузки, диапазон возможных вариаций момента инерции механической части, уровень пульсаций выходного сигнала скорости при наложении помехи в канале его измерения, максимальное значение времени задержки сигналов в силовом преобразователе, при котором система сохраняет устойчивость, а также суммарный порядок динамических звеньев регуляторов.