Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування
This article opens a series of publications dedicated to the scientific and technical achievements of the century-long development of control theory and methods. Problems that could not be fully resolved based on one approach or another are also noted. The first of these articles is devoted to the s...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/196 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-196 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-14T10:22:30Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
метод простору станів керування зворотний звʼязок стійкість керованість спостережуваність стабілізація модальне керування фільтр Калмана |
| spellingShingle |
метод простору станів керування зворотний звʼязок стійкість керованість спостережуваність стабілізація модальне керування фільтр Калмана Romanenko, Victor Gubarev, Vyacheslav Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| topic_facet |
state-space method control feedback stability controllability observability pole placement Kalman filter метод пространства состояний управление обратная связь устойчивость управляемость наблюдаемость стабилизация модальное управление фильтр Калмана метод простору станів керування зворотний звʼязок стійкість керованість спостережуваність стабілізація модальне керування фільтр Калмана |
| format |
Article |
| author |
Romanenko, Victor Gubarev, Vyacheslav |
| author_facet |
Romanenko, Victor Gubarev, Vyacheslav |
| author_sort |
Romanenko, Victor |
| title |
Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_short |
Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_full |
Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_fullStr |
Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_full_unstemmed |
Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_sort |
етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. частина 1. метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування |
| title_alt |
Stages and main tasks of the century-long the control theory and system identification development. Part I. State space method in the theory of linear automatic control systems Этапы и главные задачки столетнего развития теории систем управления и идентификации. Часть 1. Метод пространства состояний в теории линейных систем автоматического управления |
| description |
This article opens a series of publications dedicated to the scientific and technical achievements of the century-long development of control theory and methods. Problems that could not be fully resolved based on one approach or another are also noted. The first of these articles is devoted to the state space method, which began to actively develop somewhere in the 70-80s of the last century within the framework of systems theory and general systems theory. A description of the method is given in relation to linear automatic control systems. A generally accepted description of controlled and observable dynamic processes in such systems is given. The problems of synthesis of stabilizing control in closed loop systems with feedback based on the theory of stability formulated by Lyapunov are mainly considered. In addition to stability, within the framework of the state space method, such important qualitative properties as controllability and observability are formulated. The most developed method is the synthesis of state-based linear controllers. Among them, a special pole placement by method of modal control synthesis occupies a special place which is considered within the framework of the Jordan implementation and various modifications of the method depending on the dimension of the control vector. The synthesis of an optimal controller with a quadratic criterion of a fairly general form is considered. In case of incomplete measurements, when the dimension of the output is less than the dimension of the state vector, in order to implement synthesized control laws based on the state, it becomes necessary to include a state estimator in the control system. In the deterministic case, you can use the Luenberger estimator described in the article, and in the presence of measurement errors in the form of zero-mean white noise, the widely used Kalman filter, also presented in the article. The output control method was not left unattended in the work. The conclusions give the advantages and disadvantages of control methods based on state-space descriptions. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/196 |
| work_keys_str_mv |
AT romanenkovictor stagesandmaintasksofthecenturylongthecontroltheoryandsystemidentificationdevelopmentpartistatespacemethodinthetheoryoflinearautomaticcontrolsystems AT gubarevvyacheslav stagesandmaintasksofthecenturylongthecontroltheoryandsystemidentificationdevelopmentpartistatespacemethodinthetheoryoflinearautomaticcontrolsystems AT romanenkovictor etapiíosnovnízadačístolítnʹogorozvitkuteoríísistemkeruvannâtaídentifíkacííčastina1metodprostorustanívvteoríílíníjnihsistemavtomatičnogokeruvannâ AT gubarevvyacheslav etapiíosnovnízadačístolítnʹogorozvitkuteoríísistemkeruvannâtaídentifíkacííčastina1metodprostorustanívvteoríílíníjnihsistemavtomatičnogokeruvannâ AT romanenkovictor étapyiglavnyezadačkistoletnegorazvitiâteoriisistemupravleniâiidentifikaciičastʹ1metodprostranstvasostoânijvteoriilinejnyhsistemavtomatičeskogoupravleniâ AT gubarevvyacheslav étapyiglavnyezadačkistoletnegorazvitiâteoriisistemupravleniâiidentifikaciičastʹ1metodprostranstvasostoânijvteoriilinejnyhsistemavtomatičeskogoupravleniâ |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:46Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:46Z |
| _version_ |
1847373360623779840 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1962024-03-14T10:22:30Z Stages and main tasks of the century-long the control theory and system identification development. Part I. State space method in the theory of linear automatic control systems Етапи і основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 1. Метод простору станів в теорії лінійних систем автоматичного керування Этапы и главные задачки столетнего развития теории систем управления и идентификации. Часть 1. Метод пространства состояний в теории линейных систем автоматического управления Romanenko, Victor Gubarev, Vyacheslav state-space method control feedback stability controllability observability pole placement Kalman filter метод пространства состояний управление обратная связь устойчивость управляемость наблюдаемость стабилизация модальное управление фильтр Калмана метод простору станів керування зворотний звʼязок стійкість керованість спостережуваність стабілізація модальне керування фільтр Калмана This article opens a series of publications dedicated to the scientific and technical achievements of the century-long development of control theory and methods. Problems that could not be fully resolved based on one approach or another are also noted. The first of these articles is devoted to the state space method, which began to actively develop somewhere in the 70-80s of the last century within the framework of systems theory and general systems theory. A description of the method is given in relation to linear automatic control systems. A generally accepted description of controlled and observable dynamic processes in such systems is given. The problems of synthesis of stabilizing control in closed loop systems with feedback based on the theory of stability formulated by Lyapunov are mainly considered. In addition to stability, within the framework of the state space method, such important qualitative properties as controllability and observability are formulated. The most developed method is the synthesis of state-based linear controllers. Among them, a special pole placement by method of modal control synthesis occupies a special place which is considered within the framework of the Jordan implementation and various modifications of the method depending on the dimension of the control vector. The synthesis of an optimal controller with a quadratic criterion of a fairly general form is considered. In case of incomplete measurements, when the dimension of the output is less than the dimension of the state vector, in order to implement synthesized control laws based on the state, it becomes necessary to include a state estimator in the control system. In the deterministic case, you can use the Luenberger estimator described in the article, and in the presence of measurement errors in the form of zero-mean white noise, the widely used Kalman filter, also presented in the article. The output control method was not left unattended in the work. The conclusions give the advantages and disadvantages of control methods based on state-space descriptions. Ця стаття відкриває серію публікацій, присвячених науково-технічним досягненням сторічного періоду розвитку теорії та методів керування. Описано проблеми, які вдалося повністю вирішити з урахуванням того чи іншого підходу. Перша з цих статей присвячена методу простору станів, який почав активно розвиватися десь із 70–80-х років минулого століття у рамках теорії систем та загальної теорії систем. Дається опис методу щодо лінійних систем автоматичного керування та загальноприйнятий опис керованих та спостережуваних динамічних процесів у таких системах. Розглядаються задачі синтезу стабілізуючого керування в замкнутих системах із зворотним звʼязком на основі теорії стійкості, сформульованої Ляпуновим. Крім стійкості, у рамках методу простору станів формулюються такі важливі якісні властивості, як керованість і спостережуваність. Найбільш розроблений метод синтезу лінійних регуляторів за станом. Серед них особливе місце займає метод синтезу модальних регуляторів, який розглянуто у рамках жорданової реалізації та різних модифікацій методу залежно від розмірності вектора керування. Розглянуто синтез оптимального регулятора з квадратичним критерієм досить загального виду. При неповних вимірах, коли розмірність виходу менша за розмірність вектора стану, для реалізації синтезованих законів керування за станом виникає необхідність включати в систему керування оцінювач стану. У детермінованому випадку можна використовувати описаний у статті оцінювач Люенбергера, а за наявності похибок вимірювань у вигляді білого шуму з нульовим середнім широко використовується фільтр Калмана, також представлений у статті. Не залишений у роботі поза увагою спосіб керування за виходом. У висновках даються переваги та недоліки методів керування на основі опису у просторі станів. Эта статья открывает серию публикаций, посвященных научно-техническим достижениям исторического периода развития теории и методов управления. Описаны проблемы, которые удалось полностью решить с учетом того или иного подхода. Первая из этих статей посвящена методу пространства сословий, который начал активно развиваться где-то с 70-80-х годов прошлого века в рамках теории систем и общей теории систем. Дается описание метода линейных систем автоматического управления и общепринятое описание управляемых и наблюдаемых динамических процессов в таких системах. Рассматриваются задачи синтеза стабилизирующего управления в замкнутых системах с обратной связью на основе теории устойчивости, сформулированной Ляпуновым. Кроме устойчивости, в рамках метода пространства состояний формулируются такие важные качественные свойства, как управляемость и наблюдаемость. Наиболее разработан метод синтеза линейных регуляторов по состоянию. Среди них особое место занимает метод синтеза модальных регуляторов, который рассмотрен в рамках жердовой реализации и различных модификаций метода в зависимости от размерности вектора управления. Рассмотрен синтез оптимального регулятора по квадратичному критерию достаточно общего вида. При неполных измерениях, когда размерность выхода меньше размерности вектора состояния, для реализации синтезированных законов управления состоянием возникает необходимость включать в систему управления оценщик состояния. В детерминированном случае можно использовать описанный в статье оценщик Люенбергера, а при наличии погрешностей измерений в виде белого шума с нулевым средним широко используется фильтр Калмана, также представленный в статье. Не оставлен в работе без внимания способ управления выходом. В выводах даны преимущества и недостатки методов управления на основе описания в пространстве состояний. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-09-19 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/196 10.34229/1028-0979-2023-5-3 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 68 № 5 (2023): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 31-46 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 68 № 5 (2023): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 31-46 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 68 No. 5 (2023): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 31-46 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2023-5 en https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/196/282 Copyright (c) 2023 Victor Romanenko, Vyacheslav Gubarev https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |