Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури
The article considers optimal systems that provide dynamic systems with high control quality indicators: speed, accuracy, and low energy consumption. An approach to the synthesis of robust-optimal systems based on the use of feedback with a variable structure is being developed and includes the foll...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/56 |
| 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-56 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-13T13:03:09Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
рухомі обʼєкти нелінійні нестаціонарні моделі оптимізація програмовані траєкторії критерії оптимальності |
| spellingShingle |
рухомі обʼєкти нелінійні нестаціонарні моделі оптимізація програмовані траєкторії критерії оптимальності Timchenko, Victor Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| topic_facet |
moving objects non-linear non-stationary models optimization programmed trajectories optimality criterion движущиеся объекты нелинейные нестационарные модели оптимизация программируемые траектории критерии оптимальности рухомі обʼєкти нелінійні нестаціонарні моделі оптимізація програмовані траєкторії критерії оптимальності |
| format |
Article |
| author |
Timchenko, Victor |
| author_facet |
Timchenko, Victor |
| author_sort |
Timchenko, Victor |
| title |
Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_short |
Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_full |
Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_fullStr |
Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_full_unstemmed |
Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_sort |
оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури |
| title_alt |
Optimization of programmed trajectories of moving object's stabilization based on control systems of variable structure Оптимизация программируемых траекторий стабилизации движущихся объектов на основе систем управления переменной структуры |
| description |
The article considers optimal systems that provide dynamic systems with high control quality indicators: speed, accuracy, and low energy consumption. An approach to the synthesis of robust-optimal systems based on the use of feedback with a variable structure is being developed and includes the following main stages: planning of the programmed optimal trajectory; determination of moments of switching of control functions in feedback loops of the object; synthesis of control functions in the corresponding feedback loops of a multidimensional object. The application of the proposed order of synthesis of systems with a variable structure for various types of objects based on the preliminary construction of optimal programmed trajectories of stabilization of dynamic processes allows optimizing the stabilization processes of nonlinear non-stationary systems of high order. Optimal programmed stabilization trajectories are formed from segments established relative to the corresponding derivative of the motion coordinate, based on polynomial forms for given boundary conditions and the optimality criterion, taking into account limited control values, and are solved for the time of moments of switching of control and the time of the end of the transition process based on a system of algebraic equations. Control synthesis is carried out taking into account the initial values based on the equations of the balance of forces and moments efforts on the moving object and their derivatives. The optimal trajectory and control are formed in such a way that, during the synthesis of an additional robust control circuit (with feedback from the output of the object) to compensate for the incomplete certainty of the mathematical model and uncontrolled (unmeasured) disturbances and noises, sufficiently limited areas of changing the coordinates of the moving object relative to given values. In the future, this allows the construction of sufficiently effective and practical in the implementation of robust-optimal control systems, for example, marine mobile objects, quadcopters, that function in conditions of considerable uncertainty. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/56 |
| work_keys_str_mv |
AT timchenkovictor optimizationofprogrammedtrajectoriesofmovingobjectsstabilizationbasedoncontrolsystemsofvariablestructure AT timchenkovictor optimizaciâprogrammiruemyhtraektorijstabilizaciidvižuŝihsâobʺektovnaosnovesistemupravleniâperemennojstruktury AT timchenkovictor optimízacíâprogramovanihtraêktoríjstabílízacííruhomihobʼêktívnaosnovísistemkeruvannâzmínnoístrukturi |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:33Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:33Z |
| _version_ |
1847373347133849600 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-562024-03-13T13:03:09Z Optimization of programmed trajectories of moving object's stabilization based on control systems of variable structure Оптимизация программируемых траекторий стабилизации движущихся объектов на основе систем управления переменной структуры Оптимізація програмованих траєкторій стабілізації рухомих обʼєктів на основі систем керування змінної структури Timchenko, Victor moving objects non-linear non-stationary models optimization programmed trajectories optimality criterion движущиеся объекты нелинейные нестационарные модели оптимизация программируемые траектории критерии оптимальности рухомі обʼєкти нелінійні нестаціонарні моделі оптимізація програмовані траєкторії критерії оптимальності The article considers optimal systems that provide dynamic systems with high control quality indicators: speed, accuracy, and low energy consumption. An approach to the synthesis of robust-optimal systems based on the use of feedback with a variable structure is being developed and includes the following main stages: planning of the programmed optimal trajectory; determination of moments of switching of control functions in feedback loops of the object; synthesis of control functions in the corresponding feedback loops of a multidimensional object. The application of the proposed order of synthesis of systems with a variable structure for various types of objects based on the preliminary construction of optimal programmed trajectories of stabilization of dynamic processes allows optimizing the stabilization processes of nonlinear non-stationary systems of high order. Optimal programmed stabilization trajectories are formed from segments established relative to the corresponding derivative of the motion coordinate, based on polynomial forms for given boundary conditions and the optimality criterion, taking into account limited control values, and are solved for the time of moments of switching of control and the time of the end of the transition process based on a system of algebraic equations. Control synthesis is carried out taking into account the initial values based on the equations of the balance of forces and moments efforts on the moving object and their derivatives. The optimal trajectory and control are formed in such a way that, during the synthesis of an additional robust control circuit (with feedback from the output of the object) to compensate for the incomplete certainty of the mathematical model and uncontrolled (unmeasured) disturbances and noises, sufficiently limited areas of changing the coordinates of the moving object relative to given values. In the future, this allows the construction of sufficiently effective and practical in the implementation of robust-optimal control systems, for example, marine mobile objects, quadcopters, that function in conditions of considerable uncertainty. Рассматриваются оптимальные системы, обеспечивающие для динамических систем высокие показатели качества управления: скорость, точность и низкая энергозатратность. Развивается подход к синтезу робастно-оптимальных систем на основе использования обратных связей с изменяющейся структурой и включает следующие основные этапы: планирование программной оптимальной траектории; определение моментов переключения управляющих функций в цепях обратной связи объекта; синтез управляющих функций в соответствующих цепях обратной связи многомерного объекта. Применение предлагаемого порядка синтеза систем с изменяющейся структурой для различных типов объектов на основе предварительного построения оптимальных программируемых траекторий стабилизации динамических процессов позволяет оптимизировать процессы стабилизации нелинейных нестационарных систем высокого порядка. Оптимальные программные траектории стабилизации формируются из отрезков, установившихся относительно соответствующей производной координаты движения, на основе полиномиальных форм для заданных граничных условий и критерия оптимальности с учетом ограниченных значений управления и решаемого для времени моментов переключения управляющих воздействий и времени окончания переходного процесса на основе алгебраической системы. Синтез управления производится с учетом начальных значений на основе уравнений баланса сил и моментов, действующих на движущийся объект, и их производных. Оптимальные траектория и управление формируются таким образом, что задают при синтезе дополнительного робастного контура управления (с обратной связью за выходом объекта) для компенсации неполной определенности математической модели и неконтролируемых (неизмеряемых) возмущений и шумов, достаточно ограничены области изменения координат движимого объекта. Это в дальнейшем позволяет построение достаточно эффективных и практических в реализации робастно оптимальных систем управления, например морскими движущимися объектами, квадрокоптерами, функционирующими в условиях неполной определенности. Розглядаються оптимальні системи, що забезпечують для динамічних систем високі показники якості керування: швидкість, точність та низьку енерговитратність. Розвивається підхід до синтезу робастно-оптимальних систем на основі використання зворотних звʼязків зі змінною структурою та включає такі основні етапи: планування програмної оптимальної траєкторії; визначення моментів перемикання керуючих функцій у ланцюгах зворотного звʼязку обʼєкта; синтез керуючих функцій у відповідних ланцюгах зворотного звʼязку багатовимірного обʼєкта. Застосування запропонованого порядку синтезу систем зі змінною структурою для різних типів обʼєктів на основі попередньої побудови оптимальних програмованих траєкторій стабілізації динамічних процесів дозволяє оптимізувати процеси стабілізації нелінійних нестаціонарних систем високого порядку. Оптимальні програмні траєкторії стабілізації формуються з відрізків, усталених відносно відповідної похідної координати руху, на основі поліноміальних форм для заданих граничних умов і критерію оптимальності з урахуванням обмежених значень керування і розвʼязується для часу моментів перемикання керуючих впливів і часу закінчення перехідного процесу на основі системи алгебраїчних рівнянь. Синтез керування проводиться з урахуванням початкових значень на основі рівнянь балансу сил і моментів, що діють на рухомий обʼєкт, та їх похідних. Оптимальні траєкторія та керування формуються таким чином, що задають при синтезі додаткового робастного контуру керування (зі зворотним звʼязком за виходом обʼєкта) для компенсації неповної визначеності математичної моделі та неконтрольованих (невимірюваних) збурень і шумів, достатньо обмежені області зміни координат рухомого обʼєкта відносно заданих значень. Це в подальшому дозволяє побудову достатньо ефективних та практичних в реалізації робастно-оптимальних систем керування, наприклад морськими рухомими обʼєктами, квадрокоптерами, що функціонуть в умовах неповної визначеності. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-06-12 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/56 10.34229/2786-6505-2022-3-5 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 67 № 3 (2022): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 61-76 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 67 № 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 61-76 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 67 No. 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 61-76 2786-6505 2786-6491 10.34229/2786-6505-2022-3 uk https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/56/84 Copyright (c) 2022 Victor Timchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |