Разработка методов оптимизации электромеханических систем по комплексным критериям качества, их настройки в реальном масштабе времени

Разработана методика формирования комплексных критериев качества, включающих нормированные показатели быстродействия, точности, энергетических затрат, параметрической грубости и помехоустойчивости. Методом вычислительного эксперимента проиллюстрировано применение разработанной методики на примере двухмассовой электромеханической системы. Проанализированы существующие методы автоматической настройки САУ. Отмечено, что их основными недостатками являются: относительно большое количество опытов на реальным объекте управления в процессе настройки; существенное влияние начальных условий на число опытов и результат процесса настройки; плохая обусловленность целевой функции для применяемых критериев оптимальности; появление локальных экстремумов целевой функции системы с РС при воздействии помех на объект управления. С целью преодоления указанных трудностей, обеспечения устойчивой сходимости рекуррентных алгоритмов и сокращения длительности настройки в режиме реального времени предлагается использовать в качестве критерия оптимальности меру отклонения системы управления от эталонной модели. С целью снижения числа опытов при настройке систем управления с регуляторами состояния (РС) различных типов использована априорная информация (структура и ряд известных параметров объекта управления), что позволяет варьировать лишь малое количество неизвестных параметров объекта (как правило два - три параметра). В качестве критерия качества настройки системы с регуляторами и наблюдателями состояния, как и в случае РС базовых типов, использована мера отклонения сигнала на выходе объекта управления от сигнала эталонной модели, сформированная на этапе структурно-параметрической оптимизации. При таком подходе эталонная модель реализуется в виде системы разностных уравнений или в форме таблицы значений переходной характеристики САУ. Задачи проведения активного эксперимента, моделирования двухмассовой ЭМС и реализации цифровых регуляторов решались при помощи микропроцессорного контроллера, входящего в состав системы управления многодвигательным стендом. Исследования подтвердили высокую эффективность предложенных методов.