Разработка комплексного подхода к синтезу систем управления мехатронными объектами, функционирующих в условиях модельных неопределенностей, действия внешних возмущений и неполной информации

Для систем слежения применительно к мехатронным объектам рассматривается проблема синтеза информационно-управляющей системы с комплексным решением задач наблюдения, управления и обеспечения инвариантности по отношению к неопределенностям широкого класса в условиях неполной информации. Под этим понимается: отсутствие аналитического описания задающих воздействий, неопределенность и вариации параметров объекта, воздействие неконтролируемых несогласованных возмущений (которые действуют по разным каналам с управлением и которые нельзя подавить или компенсировать непосредственно за счет него), в том числе без предположения об их гладкости. Примером таких возмущений в мехатронных системах являются силы сухого трения. Кроме того, имеются ограничения на переменные состояния и управления, обусловленные мощностью исполнительных устройств, соображениями безопасности. При этом измеряется только часть переменных состояния. Актуальность решения обусловлена тем, что от учета этих факторов в полной мере зависит качество функционирования всей системы. Научная новизна связана с разработкой наблюдателей состояния и возмущений различных порядков, а также робастных законов управления, для синтеза которых предлагается ввести новые нелинейные обратные связи в виде ограниченных S-образных функций. Использование этих функций (негладких sat-функций и гладких сигма-функций) в корректирующих воздействиях наблюдателей для систем с неопределенным входом обеспечит меньшее перерегулирование по сравнению с наблюдателями, где применяются традиционные неограниченные глубокие обратные связи. По сравнению с наблюдателями на скользящих режимах будут обеспечены меньший динамический порядок и гладкость оценочных сигналов. Для синтеза обратной связи, робастной по отношению к негладким несогласованным возмущениям, будет разработана модификация блочного подхода. Согласно этому подходу, часть переменных состояния трактуются как фиктивные управления. С помощью невырожденной замены переменных исходная система преобразуется к системе в невязках между фиктивными управлениями и их желаемыми стабилизирующими функциями. При этом управляющие силы и моменты должны отвечать требованиям гладкости, чтобы предотвратить потерю функциональности исполнительного устройства. Поэтому для использования в качестве желаемых и допустимых фиктивных управлений будут формализованы гладкие сигма-функции. Они позволят подавить несогласованные параметрические и внешние возмущения с заданной точностью без перенастройки коэффициентов регулятора в предположении, что возмущения изменяются в известных допустимых диапазонах. Кроме того, за счет настройки параметров сигмоидальных функций будет возможность гарантировать выполнение заданных ограничений на переменные состояния и управления на этапе синтеза. Таким образом, разработанный комплексный подход будет обеспечивать достижение заданных показателей качества регулирования для широкого класса нелинейных многомерных систем, которыми могут быть описаны мехатронные объекты.